ИНФОРМАТИКА

1. Функции ОС, интерфейс пользователя.

ОС – сложный программный комплекс, управляющий вычислительным процессом и организующий взаимодействие ЭВМ с пользователем.

ОС подразделяются на системы общего(Windows,Unix) испециальногоназначения.

Функции ОС в вычислительном процессе:

- Обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их выполнение.

- Обеспечивать управление памятью. В однозадачном случае – указать рабочей программе адрес, на котором заканчивается доступная ей область памяти и начинается область памяти, занятая системой. В многозадачном случае – это сложная задача управления ресурсами памяти.

- Обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти (магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д.).

- Предоставлять относительно стандартный доступ к различным периферийным устройствам (терминалы, модемы, устройства печати и т.д.).

- Предоставлять некоторый пользовательский интерфейс

Программное обеспечение (системное и инструментальное) – программы, обеспечивающие и сопровождающие выполнение программ пользователя.

Методы и средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами называется пользовательским интерфейсом.

Основные функции ОС, как посредника, можно сформулировать так:

- Пользовательский интерфейс;

- Аппаратно-программный интерфейс (взаимодействие между программным и аппаратным обеспечением);

- Программный интерфейс (взаимодействие между различными видам программного обеспечения).

2. Структура MS DOS: модуль BIOS, ядро DOS, командный процессор.

Резидентно содержатся аппаратно-зависимые драйверы следующих устройств

- консольный дисплей с клавиатурой (CON);

- устройство построчной печати (PRN);

- последовательный канал связи (AUX);

- часы/календарь (CLOCK);

- дисковое устройство начальной загрузки (загрузчик операционной системы).

Ядро системы взаимодействует с драйверами этих устройств с помощью пакетов запросов ввода/вывода.

Драйверы переводят эти запросы в команды для различных аппаратных контроллеров. Самые простые компоненты драйверов аппаратуры размещаются в ПЗУ.

Модуль BIOSпроизводит самотестирование при включении компьютера.

Он включает в себя программные модули обработки прерываний (обработчики прерываний), с помощью которых можно управлять основными контроллерами на материнской плате компьютера и устройствами ввода/вывода.

Процесс запуска компьютера:

- Сразу после включения компьютера на адресной шине процессора выставляется стартовый адрес.

- Это происходит аппаратно, без участия программ (всегда одинаково). Процессор обращается по данному адресу за своей первой программой и далее начинает работать по программам.

- Этот исходный адрес указывает не на оперативную память (там пока ничего нет), а на постоянное запоминающее устройство (ПЗУ).

Модуль BIOSсчитывается в оперативную память во время инициализации системы как часть файлаIO.SYS, который обслуживает периферийные устройства (терминал, принтер, диски и т.д.). Он находится в памяти компьютера постоянно.

Загрузчик операционной системы

З.О.С. – очень короткая программа, находящаяся в первом секторе дискеты или винчестера. Ее задача – считать в память модули IO.SYS(расширениеBIOS) иMSDOS.SYS(этот модуль в основном реализует работу с файловой системой).

Ядро DOS - специальная программа, которая включает в себя набор аппаратно-независимых программ (системных функций):

- управление файлами и записями;

- управление памятью;

- символьно-ориентированное устройство ввода/вывода;

- порождение (запуск) других задач;

- доступ к часам реального времени.

Ядро управляет следующими процессами:

- Обработчиками прерываний. Передача им управления не контролируется системой, т.к. эти события являются внешними.

- Обработчиками вызовов со стороны пользовательских процессов (задач).

- Исполнением различных внутренних по отношению к системе работ.

Командный процессор

Стандартная оболочка делится на три части:

- резидентная часть;

- секция инициализации;

- транзитный модуль.

Резидентная часть –программы обработки управляющих клавиш CTRL-C,CTRL-Break, критических ошибок и завершения других транзитных программ.

Секция инициализации – обрабатывает командный файл AUTOEXE.BAT

Транзитный модуль – выдает запрос пользователю, считывает команды с клавиатуры или из командного файла и обеспечивает их выполнение.

3. Прерывания.

Механизм прерывания реализуется аппаратно-программными средствами. Структуры систем прерывания могут быть различными в зависимости от аппаратной архитектуры, но основное свойство у них одно – изменение порядка выполнения команд командным процессором.

Центральный процессор имеет один или несколько входов, при поступлении на которые сигнала (на любой вход) процессор дожидается завершения текущей команды и вместо следующей команды инициирует обработку прерывания.

Управление передается по адресу, определяемому типом прерывания, по которому размещается программа (обработчик прерывания) соответствующая типу прерывания.

Адреса различных программ прерывания собраны в таблицу – таблица векторов прерывания.

Прерывания:

- Прием сигнала на прерывание и его идентификация.

- Запоминание состояния прерванного процесса.

- Управление аппаратно передается на подпрограмму обработки прерывания.

- Сохранение информации о прерванной программе, если это не удалось сделать с помощью аппаратуры на шаге 2.

- Выполнение программы обработки прерывания.

- Восстановление информации, относящейся к прерванному процессу.

- Возврат на прерванную программу.

Прерывания могут быть внешними и внутренними.

Внешние прерывания;

- Прерывание от таймера.

- Прерывание от внешних устройств (прерывание по вводу/выводу).

- Прерывание по нарушению питания.

- Прерывание с пульта оператора.

- Прерывание от другого процессора.

Внутренние прерываниясвязаны с работой процессора:

- Нарушение адресации в адресной части выполняемой команды

- Деление на ноль

- Переполнение или исчезновение порядка.

- Прерывание от средств контроля

3. Кодирование данных: текст, числа, графическая информация, звук.

Кодирование данных:

- Входные данные могут быть различных типов, поэтому важно выбрать унифицированную форму их представления в ЭВМ.

- В вычислительной технике принята система двоичного кодированияоснованная на двоичной системе счисления (цифры 0 и 1). Отсюда и название «bit» (BinaryDigit– двоичная цифра).

- двоичная логика – «да – нет», «черное – белое», «правда – ложь»

Число используемых битов определяет число реализуемых вариантов.

1 бит - 0 1

2 бита - 00 01 10 11

3 бита - 000 001 010 011 100 101 110 111

и т.д.

Данные, которые подлежат кодировке:

- Целые и действительные числа;

- Тексты;

- Графические данные;

- Звуковая информация.

Целые числа

Вещественные числа

Текстовая информация

Способ записи текстовой информации заключается в нумерации алфавита (или символов языка) и хранении полученных целых чисел наравне с обычными целыми числами.

Графический объект

Представление графических объектов может быть растровым ивекторным.

В векторном представлении объект описывается графическими примитивами (линии, цвет, заливка и т.д.).

В растровом представлении объект описывается матрицей, содержащей информацию о пикселях. Каждый параметр графических объектов (координаты пикселя, линии, цвет, заливка и т.д.). кодируется целым числом.

Звуковая информация

Звуковая информация хранится подобно графической информации – в форматах, связанных с работой встроенного синтезатора звука, и в цифровом формате. Звуковая композиция преобразуется в цифровую форму. Звуковые сигналы воспринимаются человеком в диапазоне частот (1- 4)÷(18-20) кГц. Для записи информации формируются уровни сигнала с частотой не менее 40 кГц (т.е. шаг между отсчетами по времени dt=25 мксек).

3. Основные команды MS DOS. Команды работы с каталогами и файлами.

Остановка выполнения команды.

Ctrl-C

Ctrl-Break

Приостановка вывода информации на экран.

Ctrl-S

Действия с каталогами и файлами.

Смена текущего дисковода.

> A: переход на диск А

Изменение текущего каталога.

>cd[дисковод:]путь

Вывод содержимого файла на экран.

>type[дисковод:][путь]\имя_файла

Удаление файлов.

>del[дисковод:][путь]\имя_файла

Просмотр каталога.

>dir[дисковод:]путь

Создание каталога.

>md[дисковод:]путь

Уничтожение каталога.

>rd[дисковод:]путь

Переименование файла.

>ren[дисковод:][путь]имя_файла_ст [дисковод:][путь]имя_файла_нов

Копирование файла.

>copy[дисковод:][путь]имя_файла_0 [дисковод:][путь]имя_файла_1

Примечание: Можно использовать символы “ * “ и “? “ в написании имен.

*.pas– любой набор символов в имени файла

proba.*- любое расширение имя файла

?roba.pas– любой символ в имени файла на первой позиции

pr?ba.pas- любой символ в имени файла на третьей позиции

>DIR- содержимое текущего каталога

>DIR/P- постраничный вывод

>DIR- путь к каталогу содержимое этого каталога

>DIR\ - содержимое корневого каталога

>DIRимя_файла информация о файле

>DIR\>CATALOG.LIST- перенаправление потока в файл

Изменение текущего каталога.

> CD\ - переход к корневому каталогу

> CD. . - переход на уровень выше

6. Структура и общие принципы построения программы в Паскале.

Программа, написанная на языке Паскаль, имеет строго заданную структуру, т.е. установлена строгая последовательность записи всех компонентов программы.

Блок-схема структуры программы:

Тело программы:

Блочная структура позволяет применять современные методы структурного программирования – разрабатывать сначала общую структуру алгоритма программы, а затем детализировать ее отдельные части

Блоки, в свою очередь, могут также состоять из подблоков, образуя сложную многоуровневую блочную структуру, подчиняющуюся стандартным принципам построения и взаимодействия.

Каждый блок существует в единственном экземпляре, что позволяет экономить память, и к нему можно обращаться из любого места основной программы.

Общий алгоритм решения задачи можно разделить на две части – разбить всю программы на логически обособленные блоки и построить расчетные алгоритмы внутри каждого блока.

В идеале основная программа должна представлять собой логическую последовательность обращения к отдельным блокам, взаимосвязь между которыми осуществляется через входные и выходные параметры.

На практике реализуется, как правило, промежуточный вариант.

Идентификаторы – имена объектов программы (переменные, константы и т.д.). Они состоят из букв латинского алфавита, цифр и некоторых знаков («-,__»).

Идентификаторы не должны совпадать с зарезервированными словами.

Длина их произвольна, но значащими являются первые 63 символов, причем первым символом должна быть буква.

В написании идентификатора строчные и прописные буквы не различаются.

7. Типы данных в Паскале: порядковый, вещественный, структурированный. Совместимость и преобразование типов.

Порядковый тип:

Целые тип. Диапазон значений целых типов зависит от их внутреннего представления, которое может занимать 1, 2, 4 байта.

Пример: запись максимального числа типаWord(65535)

Единица в каждом m-ом разряде соответствует числу. Сумма чисел во всех разрядах и дает значение 65535.

В разделе описаний целые типы вводятся –

Логический тип. Boolean.

Имеет всего два значения – true, false (правда и ложь).

В разделе описаний Логический тип вводится –

Перечисляемый тип.Задается упорядоченным набором тех значений, которые он может получить. Объявление типа идет в разделе описаний паскалевской программы Каждое значение именуется некимидентификатороми располагается в части описаний после оператораTypeв списке, заключенном в круглые скобки.

Type

Month = (jan, feb, mar, apr, … dec);

Первый элемент в списке имеет порядковый номер равный нулю (№=0). Максимальная мощность перечисляемого типа равна 256.

colиdayмогут принимать свои значениятолько из своего описанного типа, т.е.Col[0]:=mondayнедопустимо. Между перечисляемым типом и целыми числами существует взаимно однозначное соответствие. Внутреннее представление элемента перечисляемого типа, т.е. соответствующее ему целое число, определяется какORD(black)=0,ORD(Monday)=0. Элементы двух различных перечислений имеют одинаковое внутреннее представление.

Символьный тип.Значениями символьного типаCHARявляется множество всех символов ПЭВМ. Каждому символу присваивается целое число в диапазоне от 0 до 255. Это число есть код внутреннего представления символа. Для кодировки используется кодASCIIЭто семибитный код. Для хранения символа используется 8-битный байт, т.е. можно закодировать в два раза больше символов. На практике первые 0-127 кодовых номеров заняты стандартными символамиASCII, а вторая половина может меняться.

В разделе описаний Символьный тип вводится -

Var

B:char ;

…………….

B:=’s’;

Тип-диапазон.Это подмножество своего базового типа, задается границами своих значений внутри базового типа.

Type

Digit = ’0’..’9’;

Dig2 = 48..57;

Days = (mo, tu, we, th, fr, sa, su); -перечисляемый тип.

Weekend=we..su;

Границы типа-диапазона разделяются символом «..».

Вещественный тип:

Вещественное число допускает запись в двух видах – с фиксированной десятичной точкой и с плавающей десятичной точкой. Представление числа с фиксированной десятичной точкой, определяется разрядностью машины. В записи числа задается количество десятичных знаков, отводимых под дробную часть числа, и общее количество десятичных знаков (включая десятичную точку).

В разделе описаний вещественный тип вводится -

Var

a,b: real;

……….

a:=1.325;

b:=0.28;

Структурированный тип:

Структурированные типы данных - это массивы, записи, множества и файлы. Переменная или константа СТД всегда имеет несколько компонент (например, элементы массива). Каждый компонент может принадлежать какому-либо структурированному типу, что обеспечивает вложенность типов.

Совместимость и преобразование типов:

Два типа совместимы, если

1. - оба они есть один и то же тип,

2. - оба они вещественные,

3. - оба они целые;

4. - один тип есть тип-диапазон второго типа;

5. - оба они являются тип-диапазонами базового типа;

6. - оба они являются множествами одного базового типа.

Пример:

ORD(10)→10

ORD(«правда»)→1

ORD(‘A’) →65

TRUNC(12.35)=12

TRUNC(12.95)=12

ROUND(12.35)=12

ROUND(12.95)=13

INT(12.35)=12.

INT(12.95)=12.

FRAC(12.35)=0.35

FRAC(12.95)=0.95

В Паскале есть целый ряд встроенных функций – сложения, копирования, удаления и т.п. строк.

Преобразования числа типа REAL или INTEGERв символьную строку.

Пусть Xчисло типаREAL (например, 12.567) занимает общую длину поля – 6 разрядов, из них 3 разряда под дробную часть числа. Тогда перевод числа в строку будет иметь вид

STR(X: <общую длину поля>, < дробную часть >,ST)

ST – имя преобразованной переменной.

Пример:

Var

X:real; {Пусть X=12.567}

St:string;

…………

str(X:6:3,st);

результат действия

st --->>> ’ 12.567’ – строка

Операции отношений (=, <, >, <>, <=, >=) над строками выполняются посимвольно, слева направо с учетом внутренней кодировки символов. При неравенстве длины строк отсутствующие символы дополняются значением CHR(0).Этот алгоритм позволяет осуществлять, например, упорядочение списка фамилий в алфавитном порядке и тому подобные операции.