Информационные технологии (Вопросы) 1.Определение информационных технологий. 2.Внешние и внутренние свойства информации. 3.Кодирование данных двоичным кодом. 4.Линейные структуры. 5.Табличные структуры. 6.Иерархические структуры. 7.Файлы и файловая структура. 8.Сбор информации. 9.Передача информации. 10.Обработка информации. 11.Принципы организации информационных процессов в вычислительных устройствах. 12.Функционирование ЭВМ с шинной организацией. 13.Системы расположенные на материальной плате персонального компьютера. 14.Системное программное обеспечение. 15.Определение и базовые понятия операционных систем. 16.Алгоритмы распределения памяти. 17.Алгоритм распределения оперативной памяти с использованием файла подкачки. 18.Принципы работы Кэш-памяти. 19.Файловые системы.

Информационные технологии (ОТВЕТЫ)

1. Информационные технологии — широкий класс дисциплин и областей деятельности, относящихся к технологиям создания, управления и обработки данных, в том числе с применением вычислительной техники.

2. Внешние свойства информации :

1.       Релевантность – способность информации соответствовать запросам потребителя.

2.       Полнота – свойство информации исчерпывающим для потребителя образом отражать объект или процесс.

3.       Своевременность – соответствие в нужный момент времени.

4.       Достоверность – свойство информации не иметь скрытых ошибок.

5.       Доступность – возможность получение данных потребителем.

6.       Защищенность – характеризует невозможность несанкционированного использования или изменения.

7.       Эргономичность – удобство формы и объема информации с точки зрения данного потребителя.

Внутренние свойства информации:

1.       Объем информации

2.       Способ организации информации

a.       Данные, т.е. логически не упорядоченный набор сведений

b.      Структура данных – логически упорядоченные наборы данных, к ним относят и знания.

3. Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам очень важно унифицировать их форму представления – для этого обычно используется приём кодирования, т.е. выражение данных одного типа через данные другого типа. Естественные человеческие языки – системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи. К языкам близко примыкают азбуки – системы кодирования компонентов языка с помощью графических символов. Своя системы существует и в вычислительной технике – она называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью всего двух знаков: 0 и 1. Эти знаки называют двоичными цифрами, по-английски – binary digit или сокращённо bit (бит). Одним битом могут быть выражены два понятия: 0 или 1 (да или нет, чёрное или белое, истина или ложь и т.п.). Если количество битов увеличить до двух, то уже можно выразить четыре различных понятия. Тремя битами можно закодировать восемь различных значений.

4. Линейная структура данных (список) - это простейшая структура данных, отличающаяся тем, что каждый элемент данных однозначно определяется своим номером в массиве. Проставляя номера на отдельных страницах рассыпанной книги, мы создаем структуру списка. Обычный журнал посещаемости занятий, например, имеет структуру списка, поскольку все студенты группы зарегистрированы в нем под своими уникальными номерами. Мы называем номера уникальными потому, что в одной группе не могут быть зарегистрированы два студента с одним и тем же номером.

Линейные структуры данных (списки) — это упорядоченные структуры, в которых адрес элемента однозначно определяется его номером.

5. Табличная структура (матрица)

С таблицами данных мы тоже хорошо знакомы, достаточно вспомнить всем известную таблицу умножения. Табличные структуры отличаются от списочных тем, что элементы данных определяются адресом ячейки, который состоит не из одного параметра, как в списках, а из нескольких. Для таблицы умножения, например, адрес ячейки определяется номерами строки и столбца. Нужная ячейка находится на их пересечении, а элемент выбирается из ячейки.

При хранении табличных данных количество разделителей должно быть больше, чем для данных, имеющих структуру списка. Например, когда таблицы печатают в книгах, строки и столбцы разделяют графическими элементами — линиями вертикальной и горизонтальной разметки.

Если нужно сохранить таблицу в виде длинной символьной строки, используют один символ-разделитель между элементами, принадлежащими одной строке, и другой разделитель для отделения строк.

6. Иерархическая структура данных.

Нерегулярные данные, которые трудно представить в виде списка или таблицы, часто представляют в виде иерархических структур. С подобными структурами мы очень хорошо знакомы по обыденной жизни. Иерархическую структуру имеет система почтовых адресов. Подобные структуры также широко применяют в научных систематизациях и всевозможных классификациях. В иерархической структуре адрес каждого элемента определяется путем доступа (маршрутом), ведущим от вершины структуры к данному элементу.

7. Файл и файловые структуры.

Файловая структура – это иерархическая структура для хранения данных в виде файлов.

1. Одноуровневая файловая структура - это простая последовательность файлов. Для отыскания файла на диске достаточно указать лишь имя файла.

2. Многоуровневая файловая структура - древовидный (иерархический) способ организации файлов на диске. Для облегчения понимания этого вопроса воспользуемся аналогией с традиционным "бумажным" способом хранения информации. В такой аналогии файл представляется как некоторый озаглавленный документ (текст, рисунок) на бумажных листах. Следующий по величине элемент файловой структуры называется каталогом.

Файл – последовательность произвольного числа байтов обладающих собственным уникальным именем. Файл содержит 3 составляющих:

1. Путь доступа.

2. Собственное имя

3. Расширение

8. Сбор информации – это процесс целенаправленного извлечения и анализа информации о предметной области, в роли которой может выступать тот или иной процесс, объект и т.д. Цель сбора - обеспечение готовности информации к дальнейшему продвижению в информационном процессе. Поскольку эта фаза начинает цикл обращения информации, она очень важна, от качества ее исполнения во многом зависит качество информации, которая будет использоваться потребителем при решении целевых задач информационной технологии.

Данная фаза содержит этапы:

1. первичное восприятие информации. Здесь осуществляется определение качественных и количественных характеристик предметной области, важных для решаемых потребителем информации задач;

2. разработка системы классификации и кодирования информации, кодирование классов;

3. распознавание и кодирование объектов;

4. регистрация результатов.

9. Передача информации.

Здесь сокращения означают следующее:

ИС – источник сообщения. Он регистрирует (фиксирует) информацию на каком-либо носителе, в результате чего образуется сигнал. Может выполнять в целом первую фазу обращения информации, а также криптографическое кодирование. В роли ИС могут выступать сканеры, факсимильные аппараты, клавиатуры, компьютеры и т.д.

КИ – кодер источника. Выполняет эффективное кодирование информации в сигнале в случае необходимости. Данный элемент может отсутствовать в схеме.

КК – кодер канала. На него возложены функции помехозащитного кодирования, если передаваемый сигнал подвержен помехам.

У – уплотнитель сигнала. Способствует передаче нескольких сигналов по одной линии связи ЛС. Может отсутствовать в схеме. Уплотнение рассмотрено далее.

М – модулятор сигнала. Изменяет информационные характеристики сигналов-носителей, накладывая на него дискретный сигнал. Модуляция рассмотрена далее.

ЛС – линия связи – физическая среда (например, воздух, электрическое или магнитное поле) и технические средства в ней, который используются для передачи сигнала на расстояние.

ДМ – демодулятор. Выполняет выделение дискретного сигнала из сигнала-носителя. Имеет место в схеме только при наличии модулятора М.

В – устройство выделения уплотненного сигнала. Имеет место в схеме только при наличии уплотнителя У.

ДК – декодер канала. Выявляет и/или исправляет ошибки, допущенные при передаче сигнала по линии связи ЛС. Присутствует в схеме только при наличии кодера канала КК.

ДИ – декодер источника. Декодирует эффективные коды. Присутствует в схеме только при наличии кодера источника КИ.

ПС – получатель сообщения. В его роли может выступать компьютер, принтер, дисплей и т.д.

КС – канал связи.

Технически блоки модулятор (М) и демодулятор (ДМ) реализованы в одном устройстве, которое называется модем (МОдулятор-ДЕМодулятор).

Аналогично блоки кодеров (КИ и КК) и декодеров (ДИ и ДК) реализованы технически в одном устройстве, называемом кодек (КОдер-ДЕКодер).

Блоки уплотнитель У и блок выделения сигнала В образуют мультиплексор.

10. Обработка информации.

Эта фаза в современной информатике выполняется компьютером и часто включает хранение данных с использованием внешней памяти. Вследствие принципа программного управления обработка информации осуществляется в соответствии с программой, предварительно размещенной в памяти компьютера. Будучи одной из фаз предметного информационного процесса, обработка информации компьютером, в свою очередь, сама является информационным процессом, в реализации которого принимают участие структурные элементы компьютера.

11. Принципы организации информационных процессов в вычислительных устройствах.

Большинство современных ЭВМ строится на принципах Фон Неймана.

Принципы Фон Неймана:

1.       Основными блоками являются:

a.       Блок управления

b.      Арифметико-логическое устройство

c.       Память

d.      Устройства ввода-вывода

2.       Информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы, которые называются словами.

3.       Алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов или команд, которые определяют смысл операции, а совокупность команд называется программой.

4.       Программы и данные хранятся в одной и той же памяти, кодируются одним и тем же способом и различаются лишь по способу использования.

5.       УУ и АЛУ входят в состав ЦП, который и определяет нужные дествия и обрабатывает информацию.

12. Функционирование ЭВМ с шинной организацией.

         ЦП выполняет обработку данных и управление работой других блоков

         АЛУ выполняет элементарные арифметические операции, обрабатывает данные в памяти.

         Регистровая память состоит из 6и регистров:

o   Регистр данных служит для хранения промежуточных результатов

o   Регистр-аккумулятор служит для временного хранения, используется в процессе вычислений

o   Регистр-указатель стека используется при операции со стеком

o   Индексные, указательные и базовые регистры используются для хранения и вычисления адресов операндов памяти

o   Регистры-счетчики используются для организации циклических участков в программах

o   Регистры общего назначения – значение определяется програмистов, могут использоваться как регистры данных, аккумулятор или как индексные

         Устройство управления – вырабатывает последовательность внутренних и внешних управляющих сигналов, обеспечивает выборку и выполнение команд. Состоит из:

o   Регистр команды – содержит код команды во время ее выполнения

o   Програмный счетчик – содержит адрес очередной подлежащей выполнению команды

o   Регистр адреса – вычисляются адреса операндов, находящихся в памяти

         Системная шина – предназначена для объединения функциональных блоков ЭВМ.

  Шина данных – осуществляется обмен информацией, ширина зависит от ращрядности.

  Шина адреса – передача адресов памяти или адресов портов ввода-вывода, к которым происходит обращение.

  Шина управления – передача управляющих сигналов.

         Память – запоминание, хранение, выборка программ и данных. Виды памяти:

o   Оперативная память – временное хранение данных и программ, допускает изменение своего содержимого в ходе выполнения процессором вычислительных операций. Энергозависимая.

o   Регистровая память – внутренняя память процессора, отличается высоким быстродействием.

o   Кэш-память: 1 уровень находится в ЦП, 2 уровень находится на мат. Плате.

o   ПЗУ – энеронезависимая память для хранения программ и данных (BIOS)

o   Полупостоянная память – для системных установок конфигураций. Таких как дата и время. Питается от аккумулятора на мат. Плате.

o   Видеопамять – размещается на видеоплате, служит для хранения данных изображения

o   Внешние запоминающие устройства – жесткие диски и прочие накопители. Различаются по:

  Быстродействие – время выборки из отдельных ячеек

  Емкость

  Удельная стоимость хранения одинакового объема информации

  По  назначению

  Энергозависимость

o   Иерархии памяти:

  Быстродействие:

         Регистровая

         Кэш

         Оперативная

         ВЗУ

  Емкость

         ВЗУ

         Оперативная

         КЭШ

         Регистровая

  Время доступа

         ВЗУ

         Оперативная

         КЭШ

         Регистровая

  Удельная стоимость

         Регистровая

         КЭШ

         Оперативная

         ВЗУ

o   Основные характеристики процессора:

  Тактовая частота

  Разрядность – разрядность регистров для обработки данных

  Адресное пространство – диапазон адресов, к которым может обратиться процессор, используя адресный код.

  Принцип совместимости снизу-вверх

13. Системы расположенные на материнской плате персонального компьютера.

Процессор - главное компьютерное устройство управления и проведения вычислений.

Материнская плата - устройство для крепления на ней других внутренних компьютерных устройств.

Оперативная память (ОЗУ) - устройство для хранения программы и данных во время ее работы в компьютере.

Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) - устройство для постоянного хранения некоторых специальных программ и данных.

Кэш память - сверхбыстрая память для хранения особо важной информации.

Сопроцессор - устройство для выполнения операций с плавающей запятой.

Видеокарта - устройство, обеспечивающее вывод информации на монитор.

Флоппи дисковод - устройство для хранения и переноса информации между ПК.

Винчестер - основное устройство для хранения информации на компьютере.

Блок питания - устройство для распределения электрической энергии между другими компьютерными устройствами.

Контроллеры и шина - предназначены для передачи информации между внутренними устройствами ПК.

Последовательные и параллельные порты - предназначены для подключения внешних дополнительных устройств к компьютеру.

14. Системное программное обеспечение.

Системное ПО

Это программы общего пользования не связаны с конкретным применением ПК и выполняют традиционные функции: планирование и управление задачами, управления вводом-выводом и т.д.  Другими словами, системные программы выполняют различные вспомогательные функции, например, создание копий используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.п.

К системному ПО относятся:

 операционные системы (эта программа загружается в ОЗУ при включении компьютера)  программы – оболочки (обеспечивают более удобный и наглядный способ общения с компьютером, чем с помощью командной строки DOS, например, Norton Commander)  операционные оболочки – интерфейсные системы, которые используются для создания графических интерфейсов, мультипрограммирования и.т.  Драйверы (программы, предназначенные для управления портами периферийных устройств, обычно загружаются в оперативную память при запуске компьютера)  утилиты (вспомогательные или служебные программы, которые представляют пользователю ряд дополнительных услуг)

К утилитам относятся:  диспетчеры файлов или файловые менеджеры  средства динамического сжатия данных (позволяют увеличить количество информации на диске за счет ее динамического сжатия)  средства просмотра и воспроизведения  средства диагностики; средства контроля позволяют проверить конфигурацию компьютера и проверить работоспособность устройств компьютера, прежде всего жестких дисков  средства коммуникаций (коммуникационные программы) предназначены для организации обмена информацией между компьютерами   средства обеспечения компьютерной безопасности (резервное копирование, антивирусное ПО).

15. Определение и базовые понятия операционных систем

Операционная система — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Существуют две группы определений операционной системы: «набор программ, управляющих оборудованием» и «набор программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который связан с вопросом, в каких случаях требуется операционная система. Есть приложения вычислительной техники, для которых операционные системы излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры, содержащиеся во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), простейших сотовых телефонах, постоянно исполняют лишь одну программу, запускающуюся по включении. Многие простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без операционной системы, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске.