Файл: Классификация эвм. Области применения эвм. Обобщенная структура эвм.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.12.2023
Просмотров: 57
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Основные управляющие символы:
‘\n’ — перевод строки;
‘\t’ — горизонтальная табуляция;
‘\v’ — вертикальная табуляция;
‘\b’ — возврат на символ;
‘\r’ — возврат на начало строки;
‘\a’ — звуковой сигнал.
Форматы нужны для того, чтобы указывать вид, в котором информация будет выведена на экран. Отличительной чертой формата является наличие символа процент ‘%’ перед ним:
%d — целое число типа int со знаком в десятичной системе счисления;
%u — целое число типа unsigned int;
%x — целое число типа int со знаком в шестнадцатеричной системе счисления;
%o — целое число типа int со знаком в восьмеричной системе счисления;
%hd — целое число типа short со знаком в десятичной системе счисления;
%hu — целое число типа unsigned short;
%hx — целое число типа short со знаком в шестнадцатеричной системе счисления;
%ld — целое число типа long int со знаком в десятичной системе счисления;
%lu — целое число типа unsigned long int;
%lx — целое число типа long int со знаком в шестнадцатеричной системе счисления;
%f — вещественный формат (числа с плавающей точкой типа float);
%lf — вещественный формат двойной точности (числа с плавающей точкой типа double);
%e — вещественный формат в экспоненциальной форме (числа с плавающей точкой типа float в экспоненциальной форме);
%c — символьный формат;
%s — строковый формат.
Ввод информации
Функция форматированного ввода данных с клавиатуры scanf() выполняет чтение данных, вводимых с клавиатуры, преобразует их во внутренний формат и передает вызывающей функции. При этом программист задает правила интерпретации входных данных с помощью спецификаций форматной строки.
Общая форма записи функции scanf( ):
scanf ("CтрокаФорматов", адрес1, адрес2,...);
-
Программное обеспечение ЭВМ. Состав и назначение.
Программное обеспечение ЭВМ — это комплекс рабочих программ и инструкций к ним, обеспечивающих автоматическое функционирование вычислительной системы, а также решение различных прикладных задач.
Состав программного обеспечения ЭВМ.
В существующем программном обеспечении персональных ЭВМ выделяют следующие основные классы:
операционные системы, сервисные программы и утилиты;
инструментальные средства и системы программирования;
прикладные системы и программы.
Первые два класса программ еще обобщают как – системноепрограммное обеспечение.
А прикладные системы и программы в целом образуют прикладное программное обеспечение.
Тем самым определяется различие программных средств по их назначению и роли в технологическом и функциональном процессе работы с ЭВМ.
Операционные системы - обслуживают работу аппаратных средств компьютера и дают возможности прикладным программам обращаться к внешним устройствам, а пользователю - в целом управлять работой машины через соответствующие команды.
Сервисные программы и утилиты - обеспечивают наглядность, простоту и иные удобства в выполнении рутинных, каждодневных задач общего управления ЭВМ и обработки информации.
Инструментальные средства и системы программирования- являются особой категорией среди всех классов программных средств. С их помощью создаются все другие программы. Эта категория программных средств аналогична средствам производства в промышленности: информация в виде текстовых, числовых, графических данных является сырьем для обработки указанными программами.
Прикладные системы и программы - предназначены для решения конкретных информационных задач. Они являются законченными программными продуктами и обращены к самому распространенному кругу пользователей, которые не обязаны уметь программировать или даже глубоко знать устройство ЭВМ.
Таким образом, все представленные виды программных средств действительно можно разделить на два больших класса - системное и прикладное программное обеспечение. Системное программное обеспечение ориентировано на решение задач управления системой аппаратных средств компьютера и выполнения типовых задач обмена информацией как пользователя с машиной, так и между отдельными устройствами ЭВМ.
Решение же всех конкретных задач обработки информации на компьютере возложено на прикладное программное обеспечение, которое позволяет пользователям ЭВМ реализовывать их специфические и универсальные требования в обработке информации.
Прикладные системы и программы предназначены для решения конкретных информационных задач, являются законченными программными продуктами и обращены к пользователям, которые в общем случае не обязаны уметь программировать или достаточно глубоко знать устройство ЭВМ.
Виды прикладных программных средств - специализированные и широкого назначения.
Специализированные созданы для конкретных уникальных или узкоспециализированных задач обработки информации. Поэтому они имеют довольно редкое применение на практике.
Прикладные программы широкого назначения предназначены для реализации типовых задач обработки информации, встречающихся в самых различных направлениях деятельности человека.
К числу основных видов прикладного программного обеспечения относятся:
- программы обработки текстовой информации;
- программы электронных таблиц;
- программы управления базами и банками данных;
- правовые базы данных;
- бухгалтерские программы;
- программы - переводчики;
- издательские системы;
- программы обработки графической информации;
- интегрированные пакеты прикладных программ и др.
В каждом из этих видов могут встречаться программы специализированные и широкого назначения. Программные средства, разработанные на высоком уровне с предоставлением пользователю широких возможностей в конкретной области обработки информации, получили название программные процессоры. Например, текстовые процессоры, табличные процессоры и т.д.
-
Условная функция. Оператор перехода1 2 3 4
goto. Рекомендации к использованию.
Оператор перехода goto
Использование оператора безусловного перехода goto в практике программирования C++ настоятельно не рекомендуется, так как он затрудняет понимание программы и возможность их модификации. Формат оператора следующий: goto имя_метки; . . . имя_метки: оператор; Оператор goto передаёт управление на оператор, помеченный меткой имя_метки. Помеченный оператор должен находится в той же функции, что и оператор goto, а используемая метка должна быть уникальной, т.е. одно имя_метки не может быть использовано для разных операторов программы.
Причина, по которой следует избегать использования goto
Оператор goto дает возможность перейти к любой части программы, но делает программу сложной и запутанной.
В современном программировании оператор goto считается вредной конструкцией и плохой практикой программирования. Оператор goto можно заменить в большинстве программ на C++ с помощью операторов break и continue.
Условная функция
Условные конструкции направляют ход программы по одному из возможных путей в зависимости от условия.
Конструкция if
Конструкция if проверяет истинность условия, и, если оно истинно, выполняет блок инструкций.
В качестве условия использоваться условное выражение, которое возвращает true или false. Если условие возвращает true, то выполняются последующие инструкции, которые входят в блок if. Если условие возвращает false, то последующие инструкции не выполняются. Блок инструкций заключается в фигурные скобки.
Также мы можем использовать полную форму конструкции if, которая включает оператор else.
После оператора else мы можем определить набор инструкций, которые выполняются, если условие в операторе if возвращает false. То есть если условие истинно, выполняются инструкции после оператора if, а если это выражение ложно, то выполняются инструкции после оператора else.
-
Вычислительные комплексы и сети.
Вычислительная сеть (информационно-вычислительная сеть) – это совокупность узлов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему.
Структура вычислительной сети
Узел – это любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Узлами могут быть не только ЭВМ, но и сетевые периферийные устройства, например, принтеры.
Каждый узел в сети имеет минимум два адреса: физический, используемый оборудованием, и логический, используемый пользователями и приложениями.
Узлы обмениваются сообщениями. Здесь сообщение – это целостная последовательность данных, передаваемых по сети.
Отдельные части сети называются сегментами.
Передающая среда сети (канал связи) определяет, как будут передаваться сообщения по сети. Примерами передающих сред являются кабельные, радио-, спутниковые каналы.
Вычислительные сети имеют следующие характеристики.
1. Производительность – это среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени. Производительность зависит от времени реакции системы на запрос пользователя. Это время складывается из трех составляющих:
- времени передачи запроса от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение;
- времени выполнения запроса в этом узле;
- времени передачи ответа на запрос пользователю.
2. Пропускная способность – это объем данных, передаваемых через сеть ее сегмент за единицу времени (трафик).
3. Надежность – это среднее время наработки на отказ.
4. Безопасность – это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.
5. Масштабируемость – это возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.
6. Универсальность сети – это возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей.
Вычислительные сети используются в следующих целях:
1) предоставление доступа к программам, оборудованию и данным для любого пользователя сети; эта цель называется совместным использованием ресурсов;
2) обеспечение высокой надежности хранения источников информации; хранение данных в нескольких местах позволяет избежать их потерю, в случае их удаления в одном из мест;
3) обработка данных, хранящихся в сети;
4) передача данных между удаленными друг от друга пользователями.
По виду технологии передачи вычислительные сети делятся на следующие типы:
- широковещательные сети обладают общим каналом связи, совместно используемым всеми узлами; сообщения передаются всем узлам; примером широковещательной сети является телевидение;
- последовательные сети, в которых сообщению необходимо пройти несколько узлов, чтобы добраться до узла назначения; сообщение передается только одному узлу; примером такой технологии передачи является электронная почта.
Небольшие сети обычно используют широковещательную передачу, тогда как в крупных сетях применяется передача от узла к узлу.
По размеру сети можно подразделить на следующие типы:
- локальные сети размещаются в одном здании или на территории одного предприятия; примером локальной сети является локальная сеть в учебном классе;
- региональные сети объединяют несколько предприятий или город; примером сетей такого типа является сеть кабельного телевидения;
- глобальные сети охватывают значительную территорию, часто целую страну или континент и представляют собой объединение сетей меньшего размера; примером глобальной сети является сеть Интернет.
По принципу построения сети делятся на следующие типы:
- одноранговые сети объединяют равноправные узлы; такие сети объединяют не более 10 узлов;
- сети на основе выделенного сервера имеют специальный узел – вычислительную машину (сервер), предназначенную для хранения основных данных сети и предоставления этих данных узлам (клиентам) по запросу.
Многомашинный вычислительный комплекс — это группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс. Такие комплексы являются локальными, так как ЭВМ, обычно, установлены в одном помещении и не требуют для взаимосвязи специального оборудования и каналов связи.
Многомашинный вычислительный комплекс отличается от компьютерной сети тремя параметрами:
• размерность. В состав многомашинного комплекса обычно входит 2-3 ЭВМ, расположенные, преимущественно, в одном помещении. А вычислительная сеть может состоять из десятков или сотен компьютеров, расположенных на значительном расстоянии друг от друга;
• разделение функций между ЭВМ. В многомашинном комплексе функции обработки, передачи данных и управления системой могут быть реализованы в одной ЭВМ, а в вычислительных сетях эти функции распределены между различными компьютерами;
• задача маршрутизации сообщений, которая возникает в многомашинном вычислительном комплексе, так как объединение в один комплекс разного вида техники и аппаратуры предъявляет повышенные требования со стороны каждого элемента. А в сети сообщение от одного компьютера к другому может быть передано по различным маршрутам в зависимости от состояния каналов связи, соединяющих компьютеры друг с другом.
-
Организация программ с разветвленной структурой. Примеры.
-
Операционные системы ЭВМ. Назначение и основные функции.
Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является основой для ПО более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями ОС принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.
Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов взаимодействия:
- взаимодействие между пользователем с одной стороны и программным и аппаратным обеспечением ЭВМ с другой стороны, называемое интерфейсом пользователя;
- взаимодействие между программным и аппаратным обеспечением, называемое аппаратно-программным интерфейсом;
- взаимодействие между программным обеспечением разного уровня, называемое программным интерфейсом.
ОС появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых далеко не все широко известны. Для одной и той же аппаратной платформы существует несколько ОС. Различия между ними рассматриваются в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.
ОС можно подразделить по типу аппаратного обеспечения, на котором ОС работают.
Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или сетью Интернет. У Интернет-провайдеров обычно работают несколько серверов для того, чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах хранятся страницы веб-сайтов и обрабатываются входящие запросы. Unix и специальная серверная версия ОС Windows являются примерами серверных ОС. Теперь для этой цели стала использоваться и ОС Linux.
Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров. Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются и повседневной работе. Основными ОС в этой категории являются Windows XP / Vista / 7, Apple MacOS и Linux.
Другим видом ОС являются системы реального времени. Главным параметром таких систем является время. Например, в системах управления производством компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления оборудованием. Такие процессы должны удовлетворять жестким временным требованиям. Если по конвейеру передвигается автомобиль, то каждое действие должно быть осуществлено в строго определенный момент времени. Если сварочный робот сварит шов слишком рано или слишком поздно, то нанесет непоправимый вред изделию. Системы VxWorks и QNX являются ОС реального времени.
Встроенные ОС используются в смартфонах, карманных компьютерах и бытовой технике. Карманный компьютер – это маленький компьютер, помещающийся в кармане и выполняющий небольшой набор функции, например, телефонной книжки и блокнота. Смартфон – это мобильный телефон, обладающий многими возможностями карманного компьютера. Встроенные микропроцессорные системы, управляющие работой устройств бытовой техники, не считаются компьютерами, но обладают теми же характеристиками, что и системы реального времени, и при этом имеют малые размер и память и ограничения мощности, что выделяет их в отдельный класс. Примерами таких ОС являются Google Andrоid и Apple iOS.
Самые маленькие ОС работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор. На такие ОС накладываются очень жесткие ограничения по мощности процессора и памяти.
Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие ОС выполняют более сложные функции.
Основными функциями ОС являются:
1) распределение ресурсов ЭВМ между процессами – выделение процессам ресурсов ЭВМ в зависимости от их приоритета;
2) поддержание файловой системы – организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях;
3) обеспечение интерфейса пользователя – прием и выполнение команд пользователя.
-
Циклический вычислительный процесс.
-
Экономическая эффективность применения ЭВМ различных классов.
-
Операторы цикла с предусловием while и с постусловием do while, назначение, принцип действия.
-
Обмен информацией между процессами на удаленных ЭВМ.
-
Оператор цикла for: структура оператора, блоки инициализации, проверки условия и модификации.
-
Структура вычислительных сетей. Локальные сети.
Вычислительные машины, объединенные в локальную сеть, физически могут располагаться различным образом. Однако порядок их подсоединения к сети определяется топологией – усредненной геометрической схемой соединений узлов сети.
Наиболее распространенными топологиями локальных сетей, в которых передающей средой является кабель, являются кольцо, шина, звезда.
Топология кольцо предусматривает соединение узлов сети замкнутым контуром и используется для построения сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передаются от узла к узлу в одном направлении. Каждый промежуточный узел ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованное ему послание.
Топология кольцо
Последовательная организация обслуживания узлов сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов приводит к нарушению функционирования кольца.
Топология шина представляет собой последовательное соединение узлов между собой. Данные распространяются по шине в обе стороны. В каждый момент времени передачу может вести только один узел, поэтому производительность сети зависит только от количества узлов в сети. Сообщение поступает на все узлы, но принимает его только тот узел, которому оно адресовано. Узлы не перемещают сообщение, поэтому выход из строя одного узла не приводит к нарушению функционирования сети.
Топология шина
Топология звезда базируется на концепции центрального узла, через который вся информация ретранслирует, переключает, маршрутизирует (находит путь от источника к приемнику) информационные потоки в сети.
В качестве центрального узла выступает концентратор (хаб, hub). Концентраторы выполняются в виде отдельных устройств с 8, 16, 24 или 48 портами, к которым подключаются ЭВМ. При получении пакета в одном из портов концентратор широковещательно передает его на все остальные порты. Узлы анализируют адрес получателя пакета и, если он предназначен им, то получают его, иначе игнорируют его.
Концентраторы могут быть трех типов:
1) пассивные: только соединяющие сегменты сети;
2) активные: это пассивные концентраторы, усиливающие сигналы, увеличивая расстояние между узлами;
3) интеллектуальные: это активные концентраторы, выполняющие маршрутизацию.
Также центральным узлом сети может быть коммутатор (switch). В отличие от концентратора, это телекоммуникационное устройство пересылает принятый пакет не широковещательно на все порты, а адресату. Адресат определяется по адресу, содержащемуся в пакете. В результате такой передачи повышается общая пропускная способность сети.
Данная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом. В то же время работоспособность локальной вычислительной сети зависит от центрального узла.
Топология звезда
При построении локальных сетей используются данные топологии или их сочетания.
-
Двоичное представление чисел в разрядной сетке.
-
Сетевые протоколы. Доменные имена.
Протоколы – это соглашение о формате и правилах передачи данных по сети. Протоколы обладают следующими свойствами:
- протоколы работают на разных уровнях модели OSI, поэтому функции протокола определяются уровнем, на котором он работает;
- несколько протоколов могут работать совместно, в этом случае они образуют стек или набор протоколов разных уровней модель OSI.
Передача данных по сети разбита на несколько шагов, каждому из которых соответствует протокол. Узел-отправитель выполняет следующие шаги:
- разбивает данные на пакеты;
- добавляет к пакетам служебную информацию: адрес получателя и информацию для проверки правильности и восстановления в случае возникновения ошибок при передаче;
- передает пакеты в сеть через сетевой адаптер.
Узел-получатель выполняет шаги в обратной последовательности:
- принимает пакеты из сети через сетевой адаптер;
- проверяет правильность передачи данных и удаляет служебную информацию из пакетов;
- объединяет пакеты в исходный блок данных.
-
Пример программ с циклической структурой
-
Базы данных. Типы баз данных.
Одной из задач информационных систем является хранение данных из определенной предметной области. Предметная область – это часть реального мира, объединяющая схожие или связанные понятия. Чтобы необходимые данные можно было легко найти и выдать пользователю в любой момент времени, данные о предметной области должны храниться структурировано.
База данных – совокупность связанных данных, организованным по определенному правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования независимо от прикладных программ.
По технологии решения задач, решаемых СУБД, БД подразделяют на два вида:
- централизованная БД хранится целиком на ВЗУ одной вычислительной системы; если система входит в состав сети, то возможен доступ к этой БД других систем;
- распределенная БД состоит из нескольких, иногда пересекающихся или дублирующих друг друга БД, хранящихся на ВЗУ разных узлов сети.
СУБД предоставляет доступ к данным БД двумя способами:
- локальный доступ предполагает, что СУБД обрабатывает БД, которая хранится на ВЗУ той же ЭВМ;
- удаленный доступ – это обращение к БД, которая хранится на одном из узлов сети; удаленный доступ может быть выполнен по технологии файл-сервер или клиент-сервер.
Классификация СУБД по типу модели данных:
Дореляционные
Инвертированные списки (файлы)
Иерархические
Сетевые
Реляционные
Постреляционные
Объектно-реляционные
Объектно-ориентированные
Многомерные
Прочие (NoSQL)
-
Сдвиг битов влево (<<) и вправо (>>), отрицание (
).
goto. Рекомендации к использованию.
Оператор перехода goto
Использование оператора безусловного перехода goto в практике программирования C++ настоятельно не рекомендуется, так как он затрудняет понимание программы и возможность их модификации. Формат оператора следующий: goto имя_метки; . . . имя_метки: оператор; Оператор goto передаёт управление на оператор, помеченный меткой имя_метки. Помеченный оператор должен находится в той же функции, что и оператор goto, а используемая метка должна быть уникальной, т.е. одно имя_метки не может быть использовано для разных операторов программы.
Причина, по которой следует избегать использования goto
Оператор goto дает возможность перейти к любой части программы, но делает программу сложной и запутанной.
В современном программировании оператор goto считается вредной конструкцией и плохой практикой программирования. Оператор goto можно заменить в большинстве программ на C++ с помощью операторов break и continue.
Условная функция
Условные конструкции направляют ход программы по одному из возможных путей в зависимости от условия.
Конструкция if
Конструкция if проверяет истинность условия, и, если оно истинно, выполняет блок инструкций.
В качестве условия использоваться условное выражение, которое возвращает true или false. Если условие возвращает true, то выполняются последующие инструкции, которые входят в блок if. Если условие возвращает false, то последующие инструкции не выполняются. Блок инструкций заключается в фигурные скобки.
Также мы можем использовать полную форму конструкции if, которая включает оператор else.
После оператора else мы можем определить набор инструкций, которые выполняются, если условие в операторе if возвращает false. То есть если условие истинно, выполняются инструкции после оператора if, а если это выражение ложно, то выполняются инструкции после оператора else.
-
Вычислительные комплексы и сети.
Вычислительная сеть (информационно-вычислительная сеть) – это совокупность узлов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему.
Структура вычислительной сети
Узел – это любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Узлами могут быть не только ЭВМ, но и сетевые периферийные устройства, например, принтеры.
Каждый узел в сети имеет минимум два адреса: физический, используемый оборудованием, и логический, используемый пользователями и приложениями.
Узлы обмениваются сообщениями. Здесь сообщение – это целостная последовательность данных, передаваемых по сети.
Отдельные части сети называются сегментами.
Передающая среда сети (канал связи) определяет, как будут передаваться сообщения по сети. Примерами передающих сред являются кабельные, радио-, спутниковые каналы.
Вычислительные сети имеют следующие характеристики.
1. Производительность – это среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени. Производительность зависит от времени реакции системы на запрос пользователя. Это время складывается из трех составляющих:
- времени передачи запроса от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение;
- времени выполнения запроса в этом узле;
- времени передачи ответа на запрос пользователю.
2. Пропускная способность – это объем данных, передаваемых через сеть ее сегмент за единицу времени (трафик).
3. Надежность – это среднее время наработки на отказ.
4. Безопасность – это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.
5. Масштабируемость – это возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.
6. Универсальность сети – это возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей.
Вычислительные сети используются в следующих целях:
1) предоставление доступа к программам, оборудованию и данным для любого пользователя сети; эта цель называется совместным использованием ресурсов;
2) обеспечение высокой надежности хранения источников информации; хранение данных в нескольких местах позволяет избежать их потерю, в случае их удаления в одном из мест;
3) обработка данных, хранящихся в сети;
4) передача данных между удаленными друг от друга пользователями.
По виду технологии передачи вычислительные сети делятся на следующие типы:
- широковещательные сети обладают общим каналом связи, совместно используемым всеми узлами; сообщения передаются всем узлам; примером широковещательной сети является телевидение;
- последовательные сети, в которых сообщению необходимо пройти несколько узлов, чтобы добраться до узла назначения; сообщение передается только одному узлу; примером такой технологии передачи является электронная почта.
Небольшие сети обычно используют широковещательную передачу, тогда как в крупных сетях применяется передача от узла к узлу.
По размеру сети можно подразделить на следующие типы:
- локальные сети размещаются в одном здании или на территории одного предприятия; примером локальной сети является локальная сеть в учебном классе;
- региональные сети объединяют несколько предприятий или город; примером сетей такого типа является сеть кабельного телевидения;
- глобальные сети охватывают значительную территорию, часто целую страну или континент и представляют собой объединение сетей меньшего размера; примером глобальной сети является сеть Интернет.
По принципу построения сети делятся на следующие типы:
- одноранговые сети объединяют равноправные узлы; такие сети объединяют не более 10 узлов;
- сети на основе выделенного сервера имеют специальный узел – вычислительную машину (сервер), предназначенную для хранения основных данных сети и предоставления этих данных узлам (клиентам) по запросу.
Многомашинный вычислительный комплекс — это группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс. Такие комплексы являются локальными, так как ЭВМ, обычно, установлены в одном помещении и не требуют для взаимосвязи специального оборудования и каналов связи.
Многомашинный вычислительный комплекс отличается от компьютерной сети тремя параметрами:
• размерность. В состав многомашинного комплекса обычно входит 2-3 ЭВМ, расположенные, преимущественно, в одном помещении. А вычислительная сеть может состоять из десятков или сотен компьютеров, расположенных на значительном расстоянии друг от друга;
• разделение функций между ЭВМ. В многомашинном комплексе функции обработки, передачи данных и управления системой могут быть реализованы в одной ЭВМ, а в вычислительных сетях эти функции распределены между различными компьютерами;
• задача маршрутизации сообщений, которая возникает в многомашинном вычислительном комплексе, так как объединение в один комплекс разного вида техники и аппаратуры предъявляет повышенные требования со стороны каждого элемента. А в сети сообщение от одного компьютера к другому может быть передано по различным маршрутам в зависимости от состояния каналов связи, соединяющих компьютеры друг с другом.
-
Организация программ с разветвленной структурой. Примеры.
-
Операционные системы ЭВМ. Назначение и основные функции.
Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является основой для ПО более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями ОС принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.
Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов взаимодействия:
- взаимодействие между пользователем с одной стороны и программным и аппаратным обеспечением ЭВМ с другой стороны, называемое интерфейсом пользователя;
- взаимодействие между программным и аппаратным обеспечением, называемое аппаратно-программным интерфейсом;
- взаимодействие между программным обеспечением разного уровня, называемое программным интерфейсом.
ОС появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых далеко не все широко известны. Для одной и той же аппаратной платформы существует несколько ОС. Различия между ними рассматриваются в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.
ОС можно подразделить по типу аппаратного обеспечения, на котором ОС работают.
Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или сетью Интернет. У Интернет-провайдеров обычно работают несколько серверов для того, чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах хранятся страницы веб-сайтов и обрабатываются входящие запросы. Unix и специальная серверная версия ОС Windows являются примерами серверных ОС. Теперь для этой цели стала использоваться и ОС Linux.
Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров. Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются и повседневной работе. Основными ОС в этой категории являются Windows XP / Vista / 7, Apple MacOS и Linux.
Другим видом ОС являются системы реального времени. Главным параметром таких систем является время. Например, в системах управления производством компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления оборудованием. Такие процессы должны удовлетворять жестким временным требованиям. Если по конвейеру передвигается автомобиль, то каждое действие должно быть осуществлено в строго определенный момент времени. Если сварочный робот сварит шов слишком рано или слишком поздно, то нанесет непоправимый вред изделию. Системы VxWorks и QNX являются ОС реального времени.
Встроенные ОС используются в смартфонах, карманных компьютерах и бытовой технике. Карманный компьютер – это маленький компьютер, помещающийся в кармане и выполняющий небольшой набор функции, например, телефонной книжки и блокнота. Смартфон – это мобильный телефон, обладающий многими возможностями карманного компьютера. Встроенные микропроцессорные системы, управляющие работой устройств бытовой техники, не считаются компьютерами, но обладают теми же характеристиками, что и системы реального времени, и при этом имеют малые размер и память и ограничения мощности, что выделяет их в отдельный класс. Примерами таких ОС являются Google Andrоid и Apple iOS.
Самые маленькие ОС работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор. На такие ОС накладываются очень жесткие ограничения по мощности процессора и памяти.
Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие ОС выполняют более сложные функции.
Основными функциями ОС являются:
1) распределение ресурсов ЭВМ между процессами – выделение процессам ресурсов ЭВМ в зависимости от их приоритета;
2) поддержание файловой системы – организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях;
3) обеспечение интерфейса пользователя – прием и выполнение команд пользователя.
-
Циклический вычислительный процесс.
-
Экономическая эффективность применения ЭВМ различных классов.
-
Операторы цикла с предусловием while и с постусловием do while, назначение, принцип действия.
-
Обмен информацией между процессами на удаленных ЭВМ.
-
Оператор цикла for: структура оператора, блоки инициализации, проверки условия и модификации.
-
Структура вычислительных сетей. Локальные сети.
Вычислительные машины, объединенные в локальную сеть, физически могут располагаться различным образом. Однако порядок их подсоединения к сети определяется топологией – усредненной геометрической схемой соединений узлов сети.
Наиболее распространенными топологиями локальных сетей, в которых передающей средой является кабель, являются кольцо, шина, звезда.
Топология кольцо предусматривает соединение узлов сети замкнутым контуром и используется для построения сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передаются от узла к узлу в одном направлении. Каждый промежуточный узел ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованное ему послание.
Топология кольцо
Последовательная организация обслуживания узлов сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов приводит к нарушению функционирования кольца.
Топология шина представляет собой последовательное соединение узлов между собой. Данные распространяются по шине в обе стороны. В каждый момент времени передачу может вести только один узел, поэтому производительность сети зависит только от количества узлов в сети. Сообщение поступает на все узлы, но принимает его только тот узел, которому оно адресовано. Узлы не перемещают сообщение, поэтому выход из строя одного узла не приводит к нарушению функционирования сети.
Топология шина
Топология звезда базируется на концепции центрального узла, через который вся информация ретранслирует, переключает, маршрутизирует (находит путь от источника к приемнику) информационные потоки в сети.
В качестве центрального узла выступает концентратор (хаб, hub). Концентраторы выполняются в виде отдельных устройств с 8, 16, 24 или 48 портами, к которым подключаются ЭВМ. При получении пакета в одном из портов концентратор широковещательно передает его на все остальные порты. Узлы анализируют адрес получателя пакета и, если он предназначен им, то получают его, иначе игнорируют его.
Концентраторы могут быть трех типов:
1) пассивные: только соединяющие сегменты сети;
2) активные: это пассивные концентраторы, усиливающие сигналы, увеличивая расстояние между узлами;
3) интеллектуальные: это активные концентраторы, выполняющие маршрутизацию.
Также центральным узлом сети может быть коммутатор (switch). В отличие от концентратора, это телекоммуникационное устройство пересылает принятый пакет не широковещательно на все порты, а адресату. Адресат определяется по адресу, содержащемуся в пакете. В результате такой передачи повышается общая пропускная способность сети.
Данная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом. В то же время работоспособность локальной вычислительной сети зависит от центрального узла.
Топология звезда
При построении локальных сетей используются данные топологии или их сочетания.
-
Двоичное представление чисел в разрядной сетке.
-
Сетевые протоколы. Доменные имена.
Протоколы – это соглашение о формате и правилах передачи данных по сети. Протоколы обладают следующими свойствами:
- протоколы работают на разных уровнях модели OSI, поэтому функции протокола определяются уровнем, на котором он работает;
- несколько протоколов могут работать совместно, в этом случае они образуют стек или набор протоколов разных уровней модель OSI.
Передача данных по сети разбита на несколько шагов, каждому из которых соответствует протокол. Узел-отправитель выполняет следующие шаги:
- разбивает данные на пакеты;
- добавляет к пакетам служебную информацию: адрес получателя и информацию для проверки правильности и восстановления в случае возникновения ошибок при передаче;
- передает пакеты в сеть через сетевой адаптер.
Узел-получатель выполняет шаги в обратной последовательности:
- принимает пакеты из сети через сетевой адаптер;
- проверяет правильность передачи данных и удаляет служебную информацию из пакетов;
- объединяет пакеты в исходный блок данных.
-
Пример программ с циклической структурой
-
Базы данных. Типы баз данных.
Одной из задач информационных систем является хранение данных из определенной предметной области. Предметная область – это часть реального мира, объединяющая схожие или связанные понятия. Чтобы необходимые данные можно было легко найти и выдать пользователю в любой момент времени, данные о предметной области должны храниться структурировано.
База данных – совокупность связанных данных, организованным по определенному правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования независимо от прикладных программ.
По технологии решения задач, решаемых СУБД, БД подразделяют на два вида:
- централизованная БД хранится целиком на ВЗУ одной вычислительной системы; если система входит в состав сети, то возможен доступ к этой БД других систем;
- распределенная БД состоит из нескольких, иногда пересекающихся или дублирующих друг друга БД, хранящихся на ВЗУ разных узлов сети.
СУБД предоставляет доступ к данным БД двумя способами:
- локальный доступ предполагает, что СУБД обрабатывает БД, которая хранится на ВЗУ той же ЭВМ;
- удаленный доступ – это обращение к БД, которая хранится на одном из узлов сети; удаленный доступ может быть выполнен по технологии файл-сервер или клиент-сервер.
Классификация СУБД по типу модели данных:
Дореляционные
Инвертированные списки (файлы)
Иерархические
Сетевые
Реляционные
Постреляционные
Объектно-реляционные
Объектно-ориентированные
Многомерные
Прочие (NoSQL)
-
Сдвиг битов влево (<<) и вправо (>>), отрицание (
).
goto. Рекомендации к использованию.
Оператор перехода goto
Использование оператора безусловного перехода goto в практике программирования C++ настоятельно не рекомендуется, так как он затрудняет понимание программы и возможность их модификации. Формат оператора следующий: goto имя_метки; . . . имя_метки: оператор; Оператор goto передаёт управление на оператор, помеченный меткой имя_метки. Помеченный оператор должен находится в той же функции, что и оператор goto, а используемая метка должна быть уникальной, т.е. одно имя_метки не может быть использовано для разных операторов программы.
Причина, по которой следует избегать использования goto
Оператор goto дает возможность перейти к любой части программы, но делает программу сложной и запутанной.
В современном программировании оператор goto считается вредной конструкцией и плохой практикой программирования. Оператор goto можно заменить в большинстве программ на C++ с помощью операторов break и continue.
Условная функция
Условные конструкции направляют ход программы по одному из возможных путей в зависимости от условия.
Конструкция if
Конструкция if проверяет истинность условия, и, если оно истинно, выполняет блок инструкций.
В качестве условия использоваться условное выражение, которое возвращает true или false. Если условие возвращает true, то выполняются последующие инструкции, которые входят в блок if. Если условие возвращает false, то последующие инструкции не выполняются. Блок инструкций заключается в фигурные скобки.
Также мы можем использовать полную форму конструкции if, которая включает оператор else.
После оператора else мы можем определить набор инструкций, которые выполняются, если условие в операторе if возвращает false. То есть если условие истинно, выполняются инструкции после оператора if, а если это выражение ложно, то выполняются инструкции после оператора else.
-
Вычислительные комплексы и сети.
Вычислительная сеть (информационно-вычислительная сеть) – это совокупность узлов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему.
Структура вычислительной сети
Узел – это любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Узлами могут быть не только ЭВМ, но и сетевые периферийные устройства, например, принтеры.
Каждый узел в сети имеет минимум два адреса: физический, используемый оборудованием, и логический, используемый пользователями и приложениями.
Узлы обмениваются сообщениями. Здесь сообщение – это целостная последовательность данных, передаваемых по сети.
Отдельные части сети называются сегментами.
Передающая среда сети (канал связи) определяет, как будут передаваться сообщения по сети. Примерами передающих сред являются кабельные, радио-, спутниковые каналы.
Вычислительные сети имеют следующие характеристики.
1. Производительность – это среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени. Производительность зависит от времени реакции системы на запрос пользователя. Это время складывается из трех составляющих:
- времени передачи запроса от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение;
- времени выполнения запроса в этом узле;
- времени передачи ответа на запрос пользователю.
2. Пропускная способность – это объем данных, передаваемых через сеть ее сегмент за единицу времени (трафик).
3. Надежность – это среднее время наработки на отказ.
4. Безопасность – это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.
5. Масштабируемость – это возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.
6. Универсальность сети – это возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей.
Вычислительные сети используются в следующих целях:
1) предоставление доступа к программам, оборудованию и данным для любого пользователя сети; эта цель называется совместным использованием ресурсов;
2) обеспечение высокой надежности хранения источников информации; хранение данных в нескольких местах позволяет избежать их потерю, в случае их удаления в одном из мест;
3) обработка данных, хранящихся в сети;
4) передача данных между удаленными друг от друга пользователями.
По виду технологии передачи вычислительные сети делятся на следующие типы:
- широковещательные сети обладают общим каналом связи, совместно используемым всеми узлами; сообщения передаются всем узлам; примером широковещательной сети является телевидение;
- последовательные сети, в которых сообщению необходимо пройти несколько узлов, чтобы добраться до узла назначения; сообщение передается только одному узлу; примером такой технологии передачи является электронная почта.
Небольшие сети обычно используют широковещательную передачу, тогда как в крупных сетях применяется передача от узла к узлу.
По размеру сети можно подразделить на следующие типы:
- локальные сети размещаются в одном здании или на территории одного предприятия; примером локальной сети является локальная сеть в учебном классе;
- региональные сети объединяют несколько предприятий или город; примером сетей такого типа является сеть кабельного телевидения;
- глобальные сети охватывают значительную территорию, часто целую страну или континент и представляют собой объединение сетей меньшего размера; примером глобальной сети является сеть Интернет.
По принципу построения сети делятся на следующие типы:
- одноранговые сети объединяют равноправные узлы; такие сети объединяют не более 10 узлов;
- сети на основе выделенного сервера имеют специальный узел – вычислительную машину (сервер), предназначенную для хранения основных данных сети и предоставления этих данных узлам (клиентам) по запросу.
Многомашинный вычислительный комплекс — это группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс. Такие комплексы являются локальными, так как ЭВМ, обычно, установлены в одном помещении и не требуют для взаимосвязи специального оборудования и каналов связи.
Многомашинный вычислительный комплекс отличается от компьютерной сети тремя параметрами:
• размерность. В состав многомашинного комплекса обычно входит 2-3 ЭВМ, расположенные, преимущественно, в одном помещении. А вычислительная сеть может состоять из десятков или сотен компьютеров, расположенных на значительном расстоянии друг от друга;
• разделение функций между ЭВМ. В многомашинном комплексе функции обработки, передачи данных и управления системой могут быть реализованы в одной ЭВМ, а в вычислительных сетях эти функции распределены между различными компьютерами;
• задача маршрутизации сообщений, которая возникает в многомашинном вычислительном комплексе, так как объединение в один комплекс разного вида техники и аппаратуры предъявляет повышенные требования со стороны каждого элемента. А в сети сообщение от одного компьютера к другому может быть передано по различным маршрутам в зависимости от состояния каналов связи, соединяющих компьютеры друг с другом.
-
Организация программ с разветвленной структурой. Примеры.
-
Операционные системы ЭВМ. Назначение и основные функции.
Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является основой для ПО более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями ОС принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.
Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов взаимодействия:
- взаимодействие между пользователем с одной стороны и программным и аппаратным обеспечением ЭВМ с другой стороны, называемое интерфейсом пользователя;
- взаимодействие между программным и аппаратным обеспечением, называемое аппаратно-программным интерфейсом;
- взаимодействие между программным обеспечением разного уровня, называемое программным интерфейсом.
ОС появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых далеко не все широко известны. Для одной и той же аппаратной платформы существует несколько ОС. Различия между ними рассматриваются в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.
ОС можно подразделить по типу аппаратного обеспечения, на котором ОС работают.
Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или сетью Интернет. У Интернет-провайдеров обычно работают несколько серверов для того, чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах хранятся страницы веб-сайтов и обрабатываются входящие запросы. Unix и специальная серверная версия ОС Windows являются примерами серверных ОС. Теперь для этой цели стала использоваться и ОС Linux.
Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров. Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются и повседневной работе. Основными ОС в этой категории являются Windows XP / Vista / 7, Apple MacOS и Linux.
Другим видом ОС являются системы реального времени. Главным параметром таких систем является время. Например, в системах управления производством компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления оборудованием. Такие процессы должны удовлетворять жестким временным требованиям. Если по конвейеру передвигается автомобиль, то каждое действие должно быть осуществлено в строго определенный момент времени. Если сварочный робот сварит шов слишком рано или слишком поздно, то нанесет непоправимый вред изделию. Системы VxWorks и QNX являются ОС реального времени.
Встроенные ОС используются в смартфонах, карманных компьютерах и бытовой технике. Карманный компьютер – это маленький компьютер, помещающийся в кармане и выполняющий небольшой набор функции, например, телефонной книжки и блокнота. Смартфон – это мобильный телефон, обладающий многими возможностями карманного компьютера. Встроенные микропроцессорные системы, управляющие работой устройств бытовой техники, не считаются компьютерами, но обладают теми же характеристиками, что и системы реального времени, и при этом имеют малые размер и память и ограничения мощности, что выделяет их в отдельный класс. Примерами таких ОС являются Google Andrоid и Apple iOS.
Самые маленькие ОС работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор. На такие ОС накладываются очень жесткие ограничения по мощности процессора и памяти.
Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие ОС выполняют более сложные функции.
Основными функциями ОС являются:
1) распределение ресурсов ЭВМ между процессами – выделение процессам ресурсов ЭВМ в зависимости от их приоритета;
2) поддержание файловой системы – организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях;
3) обеспечение интерфейса пользователя – прием и выполнение команд пользователя.
-
Циклический вычислительный процесс.
-
Экономическая эффективность применения ЭВМ различных классов.
-
Операторы цикла с предусловием while и с постусловием do while, назначение, принцип действия.
-
Обмен информацией между процессами на удаленных ЭВМ.
-
Оператор цикла for: структура оператора, блоки инициализации, проверки условия и модификации.
-
Структура вычислительных сетей. Локальные сети.
Вычислительные машины, объединенные в локальную сеть, физически могут располагаться различным образом. Однако порядок их подсоединения к сети определяется топологией – усредненной геометрической схемой соединений узлов сети.
Наиболее распространенными топологиями локальных сетей, в которых передающей средой является кабель, являются кольцо, шина, звезда.
Топология кольцо предусматривает соединение узлов сети замкнутым контуром и используется для построения сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передаются от узла к узлу в одном направлении. Каждый промежуточный узел ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованное ему послание.
Топология кольцо
Последовательная организация обслуживания узлов сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов приводит к нарушению функционирования кольца.
Топология шина представляет собой последовательное соединение узлов между собой. Данные распространяются по шине в обе стороны. В каждый момент времени передачу может вести только один узел, поэтому производительность сети зависит только от количества узлов в сети. Сообщение поступает на все узлы, но принимает его только тот узел, которому оно адресовано. Узлы не перемещают сообщение, поэтому выход из строя одного узла не приводит к нарушению функционирования сети.
Топология шина
Топология звезда базируется на концепции центрального узла, через который вся информация ретранслирует, переключает, маршрутизирует (находит путь от источника к приемнику) информационные потоки в сети.
В качестве центрального узла выступает концентратор (хаб, hub). Концентраторы выполняются в виде отдельных устройств с 8, 16, 24 или 48 портами, к которым подключаются ЭВМ. При получении пакета в одном из портов концентратор широковещательно передает его на все остальные порты. Узлы анализируют адрес получателя пакета и, если он предназначен им, то получают его, иначе игнорируют его.
Концентраторы могут быть трех типов:
1) пассивные: только соединяющие сегменты сети;
2) активные: это пассивные концентраторы, усиливающие сигналы, увеличивая расстояние между узлами;
3) интеллектуальные: это активные концентраторы, выполняющие маршрутизацию.
Также центральным узлом сети может быть коммутатор (switch). В отличие от концентратора, это телекоммуникационное устройство пересылает принятый пакет не широковещательно на все порты, а адресату. Адресат определяется по адресу, содержащемуся в пакете. В результате такой передачи повышается общая пропускная способность сети.
Данная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом. В то же время работоспособность локальной вычислительной сети зависит от центрального узла.
Топология звезда
При построении локальных сетей используются данные топологии или их сочетания.
-
Двоичное представление чисел в разрядной сетке.
-
Сетевые протоколы. Доменные имена.
Протоколы – это соглашение о формате и правилах передачи данных по сети. Протоколы обладают следующими свойствами:
- протоколы работают на разных уровнях модели OSI, поэтому функции протокола определяются уровнем, на котором он работает;
- несколько протоколов могут работать совместно, в этом случае они образуют стек или набор протоколов разных уровней модель OSI.
Передача данных по сети разбита на несколько шагов, каждому из которых соответствует протокол. Узел-отправитель выполняет следующие шаги:
- разбивает данные на пакеты;
- добавляет к пакетам служебную информацию: адрес получателя и информацию для проверки правильности и восстановления в случае возникновения ошибок при передаче;
- передает пакеты в сеть через сетевой адаптер.
Узел-получатель выполняет шаги в обратной последовательности:
- принимает пакеты из сети через сетевой адаптер;
- проверяет правильность передачи данных и удаляет служебную информацию из пакетов;
- объединяет пакеты в исходный блок данных.
-
Пример программ с циклической структурой
-
Базы данных. Типы баз данных.
Одной из задач информационных систем является хранение данных из определенной предметной области. Предметная область – это часть реального мира, объединяющая схожие или связанные понятия. Чтобы необходимые данные можно было легко найти и выдать пользователю в любой момент времени, данные о предметной области должны храниться структурировано.
База данных – совокупность связанных данных, организованным по определенному правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования независимо от прикладных программ.
По технологии решения задач, решаемых СУБД, БД подразделяют на два вида:
- централизованная БД хранится целиком на ВЗУ одной вычислительной системы; если система входит в состав сети, то возможен доступ к этой БД других систем;
- распределенная БД состоит из нескольких, иногда пересекающихся или дублирующих друг друга БД, хранящихся на ВЗУ разных узлов сети.
СУБД предоставляет доступ к данным БД двумя способами:
- локальный доступ предполагает, что СУБД обрабатывает БД, которая хранится на ВЗУ той же ЭВМ;
- удаленный доступ – это обращение к БД, которая хранится на одном из узлов сети; удаленный доступ может быть выполнен по технологии файл-сервер или клиент-сервер.
Классификация СУБД по типу модели данных:
Дореляционные
Инвертированные списки (файлы)
Иерархические
Сетевые
Реляционные
Постреляционные
Объектно-реляционные
Объектно-ориентированные
Многомерные
Прочие (NoSQL)
-
Сдвиг битов влево (<<) и вправо (>>), отрицание (
).
goto. Рекомендации к использованию.
Оператор перехода goto
Использование оператора безусловного перехода goto в практике программирования C++ настоятельно не рекомендуется, так как он затрудняет понимание программы и возможность их модификации. Формат оператора следующий: goto имя_метки; . . . имя_метки: оператор; Оператор goto передаёт управление на оператор, помеченный меткой имя_метки. Помеченный оператор должен находится в той же функции, что и оператор goto, а используемая метка должна быть уникальной, т.е. одно имя_метки не может быть использовано для разных операторов программы.
Причина, по которой следует избегать использования goto
Оператор goto дает возможность перейти к любой части программы, но делает программу сложной и запутанной.
В современном программировании оператор goto считается вредной конструкцией и плохой практикой программирования. Оператор goto можно заменить в большинстве программ на C++ с помощью операторов break и continue.
Условная функция
Условные конструкции направляют ход программы по одному из возможных путей в зависимости от условия.
Конструкция if
Конструкция if проверяет истинность условия, и, если оно истинно, выполняет блок инструкций.
В качестве условия использоваться условное выражение, которое возвращает true или false. Если условие возвращает true, то выполняются последующие инструкции, которые входят в блок if. Если условие возвращает false, то последующие инструкции не выполняются. Блок инструкций заключается в фигурные скобки.
Также мы можем использовать полную форму конструкции if, которая включает оператор else.
После оператора else мы можем определить набор инструкций, которые выполняются, если условие в операторе if возвращает false. То есть если условие истинно, выполняются инструкции после оператора if, а если это выражение ложно, то выполняются инструкции после оператора else.
-
Вычислительные комплексы и сети.
Вычислительная сеть (информационно-вычислительная сеть) – это совокупность узлов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему.
Структура вычислительной сети
Узел – это любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Узлами могут быть не только ЭВМ, но и сетевые периферийные устройства, например, принтеры.
Каждый узел в сети имеет минимум два адреса: физический, используемый оборудованием, и логический, используемый пользователями и приложениями.
Узлы обмениваются сообщениями. Здесь сообщение – это целостная последовательность данных, передаваемых по сети.
Отдельные части сети называются сегментами.
Передающая среда сети (канал связи) определяет, как будут передаваться сообщения по сети. Примерами передающих сред являются кабельные, радио-, спутниковые каналы.
Вычислительные сети имеют следующие характеристики.
1. Производительность – это среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени. Производительность зависит от времени реакции системы на запрос пользователя. Это время складывается из трех составляющих:
- времени передачи запроса от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение;
- времени выполнения запроса в этом узле;
- времени передачи ответа на запрос пользователю.
2. Пропускная способность – это объем данных, передаваемых через сеть ее сегмент за единицу времени (трафик).
3. Надежность – это среднее время наработки на отказ.
4. Безопасность – это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.
5. Масштабируемость – это возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.
6. Универсальность сети – это возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей.
Вычислительные сети используются в следующих целях:
1) предоставление доступа к программам, оборудованию и данным для любого пользователя сети; эта цель называется совместным использованием ресурсов;
2) обеспечение высокой надежности хранения источников информации; хранение данных в нескольких местах позволяет избежать их потерю, в случае их удаления в одном из мест;
3) обработка данных, хранящихся в сети;
4) передача данных между удаленными друг от друга пользователями.
По виду технологии передачи вычислительные сети делятся на следующие типы:
- широковещательные сети обладают общим каналом связи, совместно используемым всеми узлами; сообщения передаются всем узлам; примером широковещательной сети является телевидение;
- последовательные сети, в которых сообщению необходимо пройти несколько узлов, чтобы добраться до узла назначения; сообщение передается только одному узлу; примером такой технологии передачи является электронная почта.
Небольшие сети обычно используют широковещательную передачу, тогда как в крупных сетях применяется передача от узла к узлу.
По размеру сети можно подразделить на следующие типы:
- локальные сети размещаются в одном здании или на территории одного предприятия; примером локальной сети является локальная сеть в учебном классе;
- региональные сети объединяют несколько предприятий или город; примером сетей такого типа является сеть кабельного телевидения;
- глобальные сети охватывают значительную территорию, часто целую страну или континент и представляют собой объединение сетей меньшего размера; примером глобальной сети является сеть Интернет.
По принципу построения сети делятся на следующие типы:
- одноранговые сети объединяют равноправные узлы; такие сети объединяют не более 10 узлов;
- сети на основе выделенного сервера имеют специальный узел – вычислительную машину (сервер), предназначенную для хранения основных данных сети и предоставления этих данных узлам (клиентам) по запросу.
Многомашинный вычислительный комплекс — это группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс. Такие комплексы являются локальными, так как ЭВМ, обычно, установлены в одном помещении и не требуют для взаимосвязи специального оборудования и каналов связи.
Многомашинный вычислительный комплекс отличается от компьютерной сети тремя параметрами:
• размерность. В состав многомашинного комплекса обычно входит 2-3 ЭВМ, расположенные, преимущественно, в одном помещении. А вычислительная сеть может состоять из десятков или сотен компьютеров, расположенных на значительном расстоянии друг от друга;
• разделение функций между ЭВМ. В многомашинном комплексе функции обработки, передачи данных и управления системой могут быть реализованы в одной ЭВМ, а в вычислительных сетях эти функции распределены между различными компьютерами;
• задача маршрутизации сообщений, которая возникает в многомашинном вычислительном комплексе, так как объединение в один комплекс разного вида техники и аппаратуры предъявляет повышенные требования со стороны каждого элемента. А в сети сообщение от одного компьютера к другому может быть передано по различным маршрутам в зависимости от состояния каналов связи, соединяющих компьютеры друг с другом.
-
Организация программ с разветвленной структурой. Примеры.
-
Операционные системы ЭВМ. Назначение и основные функции.
Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является основой для ПО более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями ОС принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.
Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов взаимодействия:
- взаимодействие между пользователем с одной стороны и программным и аппаратным обеспечением ЭВМ с другой стороны, называемое интерфейсом пользователя;
- взаимодействие между программным и аппаратным обеспечением, называемое аппаратно-программным интерфейсом;
- взаимодействие между программным обеспечением разного уровня, называемое программным интерфейсом.
ОС появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых далеко не все широко известны. Для одной и той же аппаратной платформы существует несколько ОС. Различия между ними рассматриваются в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.
ОС можно подразделить по типу аппаратного обеспечения, на котором ОС работают.
Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или сетью Интернет. У Интернет-провайдеров обычно работают несколько серверов для того, чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах хранятся страницы веб-сайтов и обрабатываются входящие запросы. Unix и специальная серверная версия ОС Windows являются примерами серверных ОС. Теперь для этой цели стала использоваться и ОС Linux.
Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров. Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются и повседневной работе. Основными ОС в этой категории являются Windows XP / Vista / 7, Apple MacOS и Linux.
Другим видом ОС являются системы реального времени. Главным параметром таких систем является время. Например, в системах управления производством компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления оборудованием. Такие процессы должны удовлетворять жестким временным требованиям. Если по конвейеру передвигается автомобиль, то каждое действие должно быть осуществлено в строго определенный момент времени. Если сварочный робот сварит шов слишком рано или слишком поздно, то нанесет непоправимый вред изделию. Системы VxWorks и QNX являются ОС реального времени.
Встроенные ОС используются в смартфонах, карманных компьютерах и бытовой технике. Карманный компьютер – это маленький компьютер, помещающийся в кармане и выполняющий небольшой набор функции, например, телефонной книжки и блокнота. Смартфон – это мобильный телефон, обладающий многими возможностями карманного компьютера. Встроенные микропроцессорные системы, управляющие работой устройств бытовой техники, не считаются компьютерами, но обладают теми же характеристиками, что и системы реального времени, и при этом имеют малые размер и память и ограничения мощности, что выделяет их в отдельный класс. Примерами таких ОС являются Google Andrоid и Apple iOS.
Самые маленькие ОС работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор. На такие ОС накладываются очень жесткие ограничения по мощности процессора и памяти.
Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие ОС выполняют более сложные функции.
Основными функциями ОС являются:
1) распределение ресурсов ЭВМ между процессами – выделение процессам ресурсов ЭВМ в зависимости от их приоритета;
2) поддержание файловой системы – организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях;
3) обеспечение интерфейса пользователя – прием и выполнение команд пользователя.
-
Циклический вычислительный процесс.
-
Экономическая эффективность применения ЭВМ различных классов.
-
Операторы цикла с предусловием while и с постусловием do while, назначение, принцип действия.
-
Обмен информацией между процессами на удаленных ЭВМ.
-
Оператор цикла for: структура оператора, блоки инициализации, проверки условия и модификации.
-
Структура вычислительных сетей. Локальные сети.
Вычислительные машины, объединенные в локальную сеть, физически могут располагаться различным образом. Однако порядок их подсоединения к сети определяется топологией – усредненной геометрической схемой соединений узлов сети.
Наиболее распространенными топологиями локальных сетей, в которых передающей средой является кабель, являются кольцо, шина, звезда.
Топология кольцо предусматривает соединение узлов сети замкнутым контуром и используется для построения сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передаются от узла к узлу в одном направлении. Каждый промежуточный узел ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованное ему послание.
Топология кольцо
Последовательная организация обслуживания узлов сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов приводит к нарушению функционирования кольца.
Топология шина представляет собой последовательное соединение узлов между собой. Данные распространяются по шине в обе стороны. В каждый момент времени передачу может вести только один узел, поэтому производительность сети зависит только от количества узлов в сети. Сообщение поступает на все узлы, но принимает его только тот узел, которому оно адресовано. Узлы не перемещают сообщение, поэтому выход из строя одного узла не приводит к нарушению функционирования сети.
Топология шина
Топология звезда базируется на концепции центрального узла, через который вся информация ретранслирует, переключает, маршрутизирует (находит путь от источника к приемнику) информационные потоки в сети.
В качестве центрального узла выступает концентратор (хаб, hub). Концентраторы выполняются в виде отдельных устройств с 8, 16, 24 или 48 портами, к которым подключаются ЭВМ. При получении пакета в одном из портов концентратор широковещательно передает его на все остальные порты. Узлы анализируют адрес получателя пакета и, если он предназначен им, то получают его, иначе игнорируют его.
Концентраторы могут быть трех типов:
1) пассивные: только соединяющие сегменты сети;
2) активные: это пассивные концентраторы, усиливающие сигналы, увеличивая расстояние между узлами;
3) интеллектуальные: это активные концентраторы, выполняющие маршрутизацию.
Также центральным узлом сети может быть коммутатор (switch). В отличие от концентратора, это телекоммуникационное устройство пересылает принятый пакет не широковещательно на все порты, а адресату. Адресат определяется по адресу, содержащемуся в пакете. В результате такой передачи повышается общая пропускная способность сети.
Данная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом. В то же время работоспособность локальной вычислительной сети зависит от центрального узла.
Топология звезда
При построении локальных сетей используются данные топологии или их сочетания.
-
Двоичное представление чисел в разрядной сетке.
-
Сетевые протоколы. Доменные имена.
Протоколы – это соглашение о формате и правилах передачи данных по сети. Протоколы обладают следующими свойствами:
- протоколы работают на разных уровнях модели OSI, поэтому функции протокола определяются уровнем, на котором он работает;
- несколько протоколов могут работать совместно, в этом случае они образуют стек или набор протоколов разных уровней модель OSI.
Передача данных по сети разбита на несколько шагов, каждому из которых соответствует протокол. Узел-отправитель выполняет следующие шаги:
- разбивает данные на пакеты;
- добавляет к пакетам служебную информацию: адрес получателя и информацию для проверки правильности и восстановления в случае возникновения ошибок при передаче;
- передает пакеты в сеть через сетевой адаптер.
Узел-получатель выполняет шаги в обратной последовательности:
- принимает пакеты из сети через сетевой адаптер;
- проверяет правильность передачи данных и удаляет служебную информацию из пакетов;
- объединяет пакеты в исходный блок данных.
-
Пример программ с циклической структурой
-
Базы данных. Типы баз данных.
Одной из задач информационных систем является хранение данных из определенной предметной области. Предметная область – это часть реального мира, объединяющая схожие или связанные понятия. Чтобы необходимые данные можно было легко найти и выдать пользователю в любой момент времени, данные о предметной области должны храниться структурировано.
База данных – совокупность связанных данных, организованным по определенному правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования независимо от прикладных программ.
По технологии решения задач, решаемых СУБД, БД подразделяют на два вида:
- централизованная БД хранится целиком на ВЗУ одной вычислительной системы; если система входит в состав сети, то возможен доступ к этой БД других систем;
- распределенная БД состоит из нескольких, иногда пересекающихся или дублирующих друг друга БД, хранящихся на ВЗУ разных узлов сети.
СУБД предоставляет доступ к данным БД двумя способами:
- локальный доступ предполагает, что СУБД обрабатывает БД, которая хранится на ВЗУ той же ЭВМ;
- удаленный доступ – это обращение к БД, которая хранится на одном из узлов сети; удаленный доступ может быть выполнен по технологии файл-сервер или клиент-сервер.
Классификация СУБД по типу модели данных:
Дореляционные
Инвертированные списки (файлы)
Иерархические
Сетевые
Реляционные
Постреляционные
Объектно-реляционные
Объектно-ориентированные
Многомерные
Прочие (NoSQL)
-
Сдвиг битов влево (<<) и вправо (>>), отрицание (
).
goto. Рекомендации к использованию.
Оператор перехода goto
Использование оператора безусловного перехода goto в практике программирования C++ настоятельно не рекомендуется, так как он затрудняет понимание программы и возможность их модификации. Формат оператора следующий: goto имя_метки; . . . имя_метки: оператор; Оператор goto передаёт управление на оператор, помеченный меткой имя_метки. Помеченный оператор должен находится в той же функции, что и оператор goto, а используемая метка должна быть уникальной, т.е. одно имя_метки не может быть использовано для разных операторов программы.
Причина, по которой следует избегать использования goto
Оператор goto дает возможность перейти к любой части программы, но делает программу сложной и запутанной.
В современном программировании оператор goto считается вредной конструкцией и плохой практикой программирования. Оператор goto можно заменить в большинстве программ на C++ с помощью операторов break и continue.
Условная функция
Условные конструкции направляют ход программы по одному из возможных путей в зависимости от условия.
Конструкция if
Конструкция if проверяет истинность условия, и, если оно истинно, выполняет блок инструкций.
В качестве условия использоваться условное выражение, которое возвращает true или false. Если условие возвращает true, то выполняются последующие инструкции, которые входят в блок if. Если условие возвращает false, то последующие инструкции не выполняются. Блок инструкций заключается в фигурные скобки.
Также мы можем использовать полную форму конструкции if, которая включает оператор else.
После оператора else мы можем определить набор инструкций, которые выполняются, если условие в операторе if возвращает false. То есть если условие истинно, выполняются инструкции после оператора if, а если это выражение ложно, то выполняются инструкции после оператора else.
-
Вычислительные комплексы и сети.
Вычислительная сеть (информационно-вычислительная сеть) – это совокупность узлов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему.
Структура вычислительной сети
Узел – это любое устройство, непосредственно подключенное к передающей среде сети. Узлами могут быть не только ЭВМ, но и сетевые периферийные устройства, например, принтеры.
Каждый узел в сети имеет минимум два адреса: физический, используемый оборудованием, и логический, используемый пользователями и приложениями.
Узлы обмениваются сообщениями. Здесь сообщение – это целостная последовательность данных, передаваемых по сети.
Отдельные части сети называются сегментами.
Передающая среда сети (канал связи) определяет, как будут передаваться сообщения по сети. Примерами передающих сред являются кабельные, радио-, спутниковые каналы.
Вычислительные сети имеют следующие характеристики.
1. Производительность – это среднее количество запросов пользователей сети, исполняемых за единицу времени. Производительность зависит от времени реакции системы на запрос пользователя. Это время складывается из трех составляющих:
- времени передачи запроса от пользователя к узлу сети, ответственному за его исполнение;
- времени выполнения запроса в этом узле;
- времени передачи ответа на запрос пользователю.
2. Пропускная способность – это объем данных, передаваемых через сеть ее сегмент за единицу времени (трафик).
3. Надежность – это среднее время наработки на отказ.
4. Безопасность – это способность сети обеспечить защиту информации от несанкционированного доступа.
5. Масштабируемость – это возможность расширения сети без заметного снижения ее производительности.
6. Универсальность сети – это возможность подключения к сети разнообразного технического оборудования и программного обеспечения от разных производителей.
Вычислительные сети используются в следующих целях:
1) предоставление доступа к программам, оборудованию и данным для любого пользователя сети; эта цель называется совместным использованием ресурсов;
2) обеспечение высокой надежности хранения источников информации; хранение данных в нескольких местах позволяет избежать их потерю, в случае их удаления в одном из мест;
3) обработка данных, хранящихся в сети;
4) передача данных между удаленными друг от друга пользователями.
По виду технологии передачи вычислительные сети делятся на следующие типы:
- широковещательные сети обладают общим каналом связи, совместно используемым всеми узлами; сообщения передаются всем узлам; примером широковещательной сети является телевидение;
- последовательные сети, в которых сообщению необходимо пройти несколько узлов, чтобы добраться до узла назначения; сообщение передается только одному узлу; примером такой технологии передачи является электронная почта.
Небольшие сети обычно используют широковещательную передачу, тогда как в крупных сетях применяется передача от узла к узлу.
По размеру сети можно подразделить на следующие типы:
- локальные сети размещаются в одном здании или на территории одного предприятия; примером локальной сети является локальная сеть в учебном классе;
- региональные сети объединяют несколько предприятий или город; примером сетей такого типа является сеть кабельного телевидения;
- глобальные сети охватывают значительную территорию, часто целую страну или континент и представляют собой объединение сетей меньшего размера; примером глобальной сети является сеть Интернет.
По принципу построения сети делятся на следующие типы:
- одноранговые сети объединяют равноправные узлы; такие сети объединяют не более 10 узлов;
- сети на основе выделенного сервера имеют специальный узел – вычислительную машину (сервер), предназначенную для хранения основных данных сети и предоставления этих данных узлам (клиентам) по запросу.
Многомашинный вычислительный комплекс — это группа установленных рядом вычислительных машин, объединенных с помощью специальных средств сопряжения и выполняющих совместно единый информационно-вычислительный процесс. Такие комплексы являются локальными, так как ЭВМ, обычно, установлены в одном помещении и не требуют для взаимосвязи специального оборудования и каналов связи.
Многомашинный вычислительный комплекс отличается от компьютерной сети тремя параметрами:
• размерность. В состав многомашинного комплекса обычно входит 2-3 ЭВМ, расположенные, преимущественно, в одном помещении. А вычислительная сеть может состоять из десятков или сотен компьютеров, расположенных на значительном расстоянии друг от друга;
• разделение функций между ЭВМ. В многомашинном комплексе функции обработки, передачи данных и управления системой могут быть реализованы в одной ЭВМ, а в вычислительных сетях эти функции распределены между различными компьютерами;
• задача маршрутизации сообщений, которая возникает в многомашинном вычислительном комплексе, так как объединение в один комплекс разного вида техники и аппаратуры предъявляет повышенные требования со стороны каждого элемента. А в сети сообщение от одного компьютера к другому может быть передано по различным маршрутам в зависимости от состояния каналов связи, соединяющих компьютеры друг с другом.
-
Организация программ с разветвленной структурой. Примеры.
-
Операционные системы ЭВМ. Назначение и основные функции.
Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является основой для ПО более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями ОС принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.
Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов взаимодействия:
- взаимодействие между пользователем с одной стороны и программным и аппаратным обеспечением ЭВМ с другой стороны, называемое интерфейсом пользователя;
- взаимодействие между программным и аппаратным обеспечением, называемое аппаратно-программным интерфейсом;
- взаимодействие между программным обеспечением разного уровня, называемое программным интерфейсом.
ОС появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых далеко не все широко известны. Для одной и той же аппаратной платформы существует несколько ОС. Различия между ними рассматриваются в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.
ОС можно подразделить по типу аппаратного обеспечения, на котором ОС работают.
Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или сетью Интернет. У Интернет-провайдеров обычно работают несколько серверов для того, чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах хранятся страницы веб-сайтов и обрабатываются входящие запросы. Unix и специальная серверная версия ОС Windows являются примерами серверных ОС. Теперь для этой цели стала использоваться и ОС Linux.
Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров. Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются и повседневной работе. Основными ОС в этой категории являются Windows XP / Vista / 7, Apple MacOS и Linux.
Другим видом ОС являются системы реального времени. Главным параметром таких систем является время. Например, в системах управления производством компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления оборудованием. Такие процессы должны удовлетворять жестким временным требованиям. Если по конвейеру передвигается автомобиль, то каждое действие должно быть осуществлено в строго определенный момент времени. Если сварочный робот сварит шов слишком рано или слишком поздно, то нанесет непоправимый вред изделию. Системы VxWorks и QNX являются ОС реального времени.
Встроенные ОС используются в смартфонах, карманных компьютерах и бытовой технике. Карманный компьютер – это маленький компьютер, помещающийся в кармане и выполняющий небольшой набор функции, например, телефонной книжки и блокнота. Смартфон – это мобильный телефон, обладающий многими возможностями карманного компьютера. Встроенные микропроцессорные системы, управляющие работой устройств бытовой техники, не считаются компьютерами, но обладают теми же характеристиками, что и системы реального времени, и при этом имеют малые размер и память и ограничения мощности, что выделяет их в отдельный класс. Примерами таких ОС являются Google Andrоid и Apple iOS.
Самые маленькие ОС работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор. На такие ОС накладываются очень жесткие ограничения по мощности процессора и памяти.
Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие ОС выполняют более сложные функции.
Основными функциями ОС являются:
1) распределение ресурсов ЭВМ между процессами – выделение процессам ресурсов ЭВМ в зависимости от их приоритета;
2) поддержание файловой системы – организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях;
3) обеспечение интерфейса пользователя – прием и выполнение команд пользователя.
-
Циклический вычислительный процесс.
-
Экономическая эффективность применения ЭВМ различных классов.
-
Операторы цикла с предусловием while и с постусловием do while, назначение, принцип действия.
-
Обмен информацией между процессами на удаленных ЭВМ.
-
Оператор цикла for: структура оператора, блоки инициализации, проверки условия и модификации.
-
Структура вычислительных сетей. Локальные сети.
Вычислительные машины, объединенные в локальную сеть, физически могут располагаться различным образом. Однако порядок их подсоединения к сети определяется топологией – усредненной геометрической схемой соединений узлов сети.
Наиболее распространенными топологиями локальных сетей, в которых передающей средой является кабель, являются кольцо, шина, звезда.
Топология кольцо предусматривает соединение узлов сети замкнутым контуром и используется для построения сетей, занимающих сравнительно небольшое пространство. Выход одного узла сети соединяется с входом другого. Информация по кольцу передаются от узла к узлу в одном направлении. Каждый промежуточный узел ретранслирует посланное сообщение. Принимающий узел распознает и получает только адресованное ему послание.
Топология кольцо
Последовательная организация обслуживания узлов сети снижает ее быстродействие, а выход из строя одного из узлов приводит к нарушению функционирования кольца.
Топология шина представляет собой последовательное соединение узлов между собой. Данные распространяются по шине в обе стороны. В каждый момент времени передачу может вести только один узел, поэтому производительность сети зависит только от количества узлов в сети. Сообщение поступает на все узлы, но принимает его только тот узел, которому оно адресовано. Узлы не перемещают сообщение, поэтому выход из строя одного узла не приводит к нарушению функционирования сети.
Топология шина
Топология звезда базируется на концепции центрального узла, через который вся информация ретранслирует, переключает, маршрутизирует (находит путь от источника к приемнику) информационные потоки в сети.
В качестве центрального узла выступает концентратор (хаб, hub). Концентраторы выполняются в виде отдельных устройств с 8, 16, 24 или 48 портами, к которым подключаются ЭВМ. При получении пакета в одном из портов концентратор широковещательно передает его на все остальные порты. Узлы анализируют адрес получателя пакета и, если он предназначен им, то получают его, иначе игнорируют его.
Концентраторы могут быть трех типов:
1) пассивные: только соединяющие сегменты сети;
2) активные: это пассивные концентраторы, усиливающие сигналы, увеличивая расстояние между узлами;
3) интеллектуальные: это активные концентраторы, выполняющие маршрутизацию.
Также центральным узлом сети может быть коммутатор (switch). В отличие от концентратора, это телекоммуникационное устройство пересылает принятый пакет не широковещательно на все порты, а адресату. Адресат определяется по адресу, содержащемуся в пакете. В результате такой передачи повышается общая пропускная способность сети.
Данная топология значительно упрощает взаимодействие узлов сети друг с другом. В то же время работоспособность локальной вычислительной сети зависит от центрального узла.
Топология звезда
При построении локальных сетей используются данные топологии или их сочетания.
-
Двоичное представление чисел в разрядной сетке.
-
Сетевые протоколы. Доменные имена.
Протоколы – это соглашение о формате и правилах передачи данных по сети. Протоколы обладают следующими свойствами:
- протоколы работают на разных уровнях модели OSI, поэтому функции протокола определяются уровнем, на котором он работает;
- несколько протоколов могут работать совместно, в этом случае они образуют стек или набор протоколов разных уровней модель OSI.
Передача данных по сети разбита на несколько шагов, каждому из которых соответствует протокол. Узел-отправитель выполняет следующие шаги:
- разбивает данные на пакеты;
- добавляет к пакетам служебную информацию: адрес получателя и информацию для проверки правильности и восстановления в случае возникновения ошибок при передаче;
- передает пакеты в сеть через сетевой адаптер.
Узел-получатель выполняет шаги в обратной последовательности:
- принимает пакеты из сети через сетевой адаптер;
- проверяет правильность передачи данных и удаляет служебную информацию из пакетов;
- объединяет пакеты в исходный блок данных.
-
Пример программ с циклической структурой
-
Базы данных. Типы баз данных.
Одной из задач информационных систем является хранение данных из определенной предметной области. Предметная область – это часть реального мира, объединяющая схожие или связанные понятия. Чтобы необходимые данные можно было легко найти и выдать пользователю в любой момент времени, данные о предметной области должны храниться структурировано.
База данных – совокупность связанных данных, организованным по определенному правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования независимо от прикладных программ.
По технологии решения задач, решаемых СУБД, БД подразделяют на два вида:
- централизованная БД хранится целиком на ВЗУ одной вычислительной системы; если система входит в состав сети, то возможен доступ к этой БД других систем;
- распределенная БД состоит из нескольких, иногда пересекающихся или дублирующих друг друга БД, хранящихся на ВЗУ разных узлов сети.
СУБД предоставляет доступ к данным БД двумя способами:
- локальный доступ предполагает, что СУБД обрабатывает БД, которая хранится на ВЗУ той же ЭВМ;
- удаленный доступ – это обращение к БД, которая хранится на одном из узлов сети; удаленный доступ может быть выполнен по технологии файл-сервер или клиент-сервер.
Классификация СУБД по типу модели данных:
Дореляционные
Инвертированные списки (файлы)
Иерархические
Сетевые
Реляционные
Постреляционные
Объектно-реляционные
Объектно-ориентированные
Многомерные
Прочие (NoSQL)
-
Сдвиг битов влево (<<) и вправо (>>), отрицание (
). Вычислительные комплексы и сети.
Организация программ с разветвленной структурой. Примеры.
Операционные системы ЭВМ. Назначение и основные функции.
Циклический вычислительный процесс.
Экономическая эффективность применения ЭВМ различных классов.
Операторы цикла с предусловием while и с постусловием do while, назначение, принцип действия.
Обмен информацией между процессами на удаленных ЭВМ.
Оператор цикла for: структура оператора, блоки инициализации, проверки условия и модификации.
Структура вычислительных сетей. Локальные сети.
Двоичное представление чисел в разрядной сетке.
Сетевые протоколы. Доменные имена.
Пример программ с циклической структурой
Базы данных. Типы баз данных.
Сдвиг битов влево (<<) и вправо (>>), отрицание (
Структура базы данных.
Одной из задач информационных систем является хранение данных из определенной предметной области. Предметная область – это часть реального мира, объединяющая схожие или связанные понятия. Чтобы необходимые данные можно было легко найти и выдать пользователю в любой момент времени, данные о предметной области должны храниться структурировано.
База данных – совокупность связанных данных, организованным по определенному правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования независимо от прикладных программ.
Состав СУБД:
- ядро, которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти;
- процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов и создания машинно-независимого внутреннего кода;
- подсистему поддержки времени исполнения, которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс;
- сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие дополнительные возможности по обслуживанию информационной системы.
По технологии решения задач, решаемых СУБД, БД подразделяют на два вида:
- централизованная БД хранится целиком на ВЗУ одной вычислительной системы; если система входит в состав сети, то возможен доступ к этой БД других систем;
- распределенная БД состоит из нескольких, иногда пересекающихся или дублирующих друг друга БД, хранящихся на ВЗУ разных узлов сети.
СУБД предоставляет доступ к данным БД двумя способами:
- локальный доступ предполагает, что СУБД обрабатывает БД, которая хранится на ВЗУ той же ЭВМ;
- удаленный доступ – это обращение к БД, которая хранится на одном из узлов сети; удаленный доступ может быть выполнен по технологии файл-сервер или клиент-сервер.
Технология файл-сервер предполагает выделение одной из вычислительных систем, называемой сервером, для хранения БД. Все остальные компьютеры сети (клиенты) исполняют роль рабочих станций, которые копируют требуемую часть централизованной БД в свою память, где и происходит обработка.
Технология клиент-сервер предполагает, что сервер, выделенный для хранения централизованной БД, дополнительно производит обработку запросов клиентских рабочих станций. Клиент посылает запрос серверу. Сервер пересылает клиенту данные, являющиеся результатом поиска в БД по ее запросу.
Классификация СУБД по типу модели данных:
Дореляционные
Инвертированные списки (файлы)
Иерархические