2. Основы алгоритмического программирования (типы данных, операторы, функции, процедуры и т.Д.)

Базовые понятия

Аргументы и результаты алгоритма, промежуточные величины.

Тип данных (определяет, какие значения может при­нимать величина, какие операции над ней можно вы­полнять и как она хранится в памяти машины).

Простые и сложные типы данных. Простому типу соответствует только одно текущее значение, а слож­ный объединяет несколько.

Операторы: присваивания и управляющие (развил­ка, цикл).

Процедура и функция.

Обязательно изложить

Примечание. Изложение стоит вести применительно к тому языку программирования, который изучался в школе. Из-за наличия некоторых особенностей языков данное замечание может в некоторых деталях оказаться существенным.

В программировании налицо две взаимосвязанные сос­тавляющие процесса решения задачи: собственно дан­ные и инструкции по их обработке, т.е. алгоритм.

Рассмотрение начнем с первой составляющей — дан­ных. По роли данных в алгоритме различают исходные (входные) данные, выходные (чаще говорят — резуль­тат) и рабочие (промежуточные) данные.

Каждая величина в алгоритме имеет свой тип. Тип величины определяет, какие значения может принимать величина, какие операции над ней можно выполнять и как она хранится в памяти машины.

БИЛЕТ № 5

1. Функциональная схема компьютера (ос-: новные устройства, их взаимосвязь). Характе-I ристики современных персональных компью-I теров.

2. Технология объектно-ориентированного : программирования (объекты, их свойства и ! методы, классы объектов).

3. Задача. Определение результата выполне­ния алгоритма по его блок-схеме или записи на языке программирования.

1. Функциональная схема компьютера (основные устройства, их взаимосвязь). Характеристики современных персональных компьютеров

Базовые понятия

Функциональные устройства компьютера: процессор, память (внутренняя и внешняя), устройства ввода и вывода информации.

Шина (информационная магистраль) — основное устройство для переноса информации между блоками компьютера. Ее составляющие: шина адреса, шина данных и шина управления.

Основные характеристики компьютера: процессор — тактовая частота; ОЗУ и видеопамять — объем; набор периферийных устройств и возможности их расширения.

Обязательно изложить

Современный компьютер есть сложное электронное устройство, состоящее из нескольких важных функцио­нальных блоков, взаимодействующих между собой.

Главным устройством компьютера является процес­сор. Он служит для обработки информации и, кроме того, обеспечения согласованного действия всех узлов, входящих в состав компьютера.

Для хранения данных и программы их обработки в компьютере предусмотрена память. Информация по решаемым в данный момент задачам хранится в опе­ративном запоминающем устройстве (ОЗУ). Для со­хранения результатов необходимо использовать носи­тель внешней памяти, например, магнитный или оп­тический диск.

Для задания исходных данных и получения инфор­мации о результатах необходимо дополнить компью­тер устройствами ввода и вывода.

Все устройства компьютера взаимодействуют меж­ду собой единым способом через посредство специаль-

ной информационной магистрали или шины. Непос­редственно к шине подсоединяются процессор и внут­ренняя память (ОЗУ и ПЗУ). Остальные устройства для согласования с шиной имеют специальные кон­троллеры, назначение которых состоит в обеспечении стандартного обмена информацией через шину. Шина компьютера состоит из трех частей:

• шина адреса, на которой устанавливается адрес тре­буемой ячейки памяти или устройства, с которым бу­дет происходить обмен информацией;

• шина данных, по которой, собственно, и будет пе­редана необходимая информация;

• шина управления, регулирующая этот процесс.

Рассмотрим в качестве примера, как процессор чи­тает содержимое ячейки памяти. Убедившись, что шина свободна, процессор помещает на шину адреса требу­емый адрес и устанавливает необходимую служебную информацию (операция — чтение, устройство — ОЗУ и т.п.) на шину управления. ОЗУ, "увидев" на шине обращенный к нему запрос на чтение информации, из­влекает содержимое необходимой ячейки и помещает его на шину данных (разумеется, реальный процесс зна­чительно более детальный).

Подчеркнем, что на практике функциональная схе­ма может быть значительно сложнее: компьютер мо­жет содержать несколько процессоров, прямые инфор­мационные каналы между отдельными устройствами, несколько взаимодействующих шин и т.д.

Магистральная структура позволяет легко подсоеди-. нять к компьютеру именно те внешние устройства, которые нужны для данного пользователя.

Характеристики персональных компьютеров факти­чески представляют собой совокупность характеристик отдельных устройств, его составляющих (хотя, строго говоря, они должны разумно соответствовать друг дру­гу) . Наиболее важными из них являются следующие.

Главная характеристика процессора — тактовая час­тота. Такты — это элементарные составляющие машин­ных команд. Для организации их последовательного вы­полнения в компьютере имеется специальный генератор импульсов. Очевидно, что чем чаще следуют импульсы, тем быстрее будет выполнена операция, состоящая из фиксированного числа тактов. Тактовая частота в совре­менных компьютерах измеряется в гигагерцах, что соот­ветствует миллиардам импульсов в секунду.

С теоретической точки зрения важной характерис­тикой процессора является его разрядность. На прак­тике же все выпускаемые в данный момент процессо­ры имеют одинаковую (причем достаточную для по­давляющего большинства практических целей) разрядность. С другой стороны, при выборе компьютера важ­ное значение имеет набор окружающих процессор микросхем (так называемый "чипсет" ), но детали этого вопроса выходят далеко за рамки билета.

Объемы ОЗУ и видеопамяти также являются важ­ными характеристиками компьютера. Единицей их из­мерения в настоящий момент является мегабайт, хотя в некоторых наиболее дорогих моделях оперативная память уже превышает 1 гигабайт. Еще одной, "более технической", характеристикой является время досту­па к памяти — время выполнения операций записи или считывания данных, которое зависит от принципа действия и технологии изготовления запоминающих элементов.

По технологии изготовления различают статические и динамические микросхемы памяти. Первая является более быстродействующей, но, соответственно, и более дорогой. В качестве компромиссного решения в совре­менных компьютерах применяется сочетание большого основного объема динамического ОЗУ с промежуточ­ной (между ОЗУ и процессором) статической кэш-па­мятью. Ее объем также оказывает существенное влия­ние на производительность современного ПК.

Важной характеристикой компьютера является его оснащенность периферийными устройствами. Читате­ли легко смогут привести здесь достаточное количество примеров. Хочется только подчеркнуть, что существенна 'также возможность подключения к машине дополни7 тельных внешних устройств. Например, современно­му компьютеру совершенно необходимо иметь разъе­мы USB1, через которые к нему можно подключать множество устройств: от принтера и мыши до флэш-диска и цифрового фотоаппарата.

Желательно изложить

При обращении к внешним устройствам использу­ются специальные регистры, которые принято назы­вать портами.

Обмен по шине между устройствами при опреде­ленных условиях и при наличии вспомогательного кон­троллера может происходить без непосредственного участия процессора. В частности, возможен такой об­мен между периферийным устройством и ОЗУ (пря­мой доступ к памяти).

Оба вида запоминающих микросхем — статические и динамические — успешно конкурируют между со­бой. С одной стороны, статическая память значитель­но проще в эксплуатации и приближается по быстро­действию к процессорным микросхемам. С другой сто­роны, она имеет меньший информационный объем и большую стоимость, сильнее нагревается при работе. На практике в данный момент выбор микросхем для построения ОЗУ всегда решается в пользу динамиче­ской памяти. И все же быстродействующая статиче-