10.Компьютерная графика.

-это обл-ть инф-ки,кот.изуч.методы и ср-ва созд.и обр-ки изобр-й с помощью аппаратных комплектов.

По способу форм-ия комп.программа подразд-ся на растровую,векторную и фрактальную(2D-графика(плоская),3D-графика(объемная)).

Растровая-изобр.строится как прямоугол.матрица точек(квадратов),наз.пикселами.Пиксел-наимен.неделимый элемент растрового изобр.Пиксел стр-ся из мн-ва видеопикселов.Показатели:1)разрешение(пара чисел,задающ.кол-во строк и столбцов),2)глубина цвета-кол-во возможн.цветовых состояний,кот.м.принимать отдел.пиксел.

1-битная

Векторная-изобр.строится с помощью простых объектов.(примитивы-отрезки,линии,окр-ти,дуги,прямоуг.-контурные примитивы и области,заполненные одинак.или изменяющимся цветом.Примитивы задаются векторными командами(описаниями))

+:малый объем памяти для хранения изобр.,легкость преобразования при сохр.выс.качества.

-:не обесп-ся граф.кач-во изображения,не все уст-ва вывода правильно работают с векторным описание изобр-ия.

Фрактальная-геометр.объект дробной размерности(снежинка Коха,береговая линия).Фракталы зад-ся матем.соотношениями.

Цветовые модели в компьют.графике.(2)

1)Аддитивная модель RGB(сложение)исп.3 цвета:кр,зел,син.Оттенки получ-ся сложением различной интенсивности(бит на канал цвета)цветов.Каждый базовый цвет имеет 256 интенсивностей.Общ.число оттенков:256*256*256=16,7 млн.оттенков.255,255,255-белый,0,0,0-черный.

2) Субтрактивная модель(вычитание)СMYK(Cyan-голубой, Magenta-пурпурный, Yellow-желт),С+M+Y-грязно-коричн.+черный Black.

Прогр.ср-ва комп.графики:

(худ.,деловая,иллюстративная…)

По функц.возмож-ям:

1)простейшие граф.ред-ры(Paint)

2) профессион.граф.системыРастровые профессион.пакеты:AdobePhotoshopГрафический редактор — программа (или пакет программ), позволяющая создавать и редактировать двумерные изображения с помощью компьютера.

Типы графических редакторов:

Растровые графические редакторы. Наиболее популярны: Adobe Photoshop для операционных систем Microsoft Windows и Mac OS X, GIMP для Linux.Основные возможи: кривые; слои; каналы; постеризация; тон-насыщенность; баланс цветов; яркость-контраст; имитировать использование различных цветофильтров; кадрировать фотографии; несколько рисующих инструментов; свободно масштабируемые кисти.

Векторные графические редакторы. Наиболее популярны: Corel Draw, Macromedia Free Hand — для Windows, Inkscape — для всех ОС.Основные возможности: Выделение, Масштабирование, Правка узлов, Прямоугольник, Эллипс, Звезда, Спираль, Линия от руки, Перо (кривые Безье, Текст, Градиент, Пипетка; Заливка; векторизатор растровых изображений.

11.Системы программирования.

Система программирования — система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения. Обычно среда разработки включает в себя текстовый редактор, компилятор/интерпретатор, средства автоматизации сборки и отладчик. Иногда также содержит систему управления версиями и разнообразные инструменты для упрощения конструирования графического интерфейса пользователя.

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи программ. Программа обычно представляет собой некоторый алгоритм в форме, понятной для исполнителя (например, компьютера). Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы.

Транслятор — программа, которая принимает на вход программу на одном языке, и преобразует её в программу, написанную на другом языке.

Языки программирования могут быть разделены на компилируемые и интерпретируемые.

Программа на компилируемом языке при помощи компилятора преобразуется в набор инструкций для данного типа процессора (машинный код) и далее записывается в исполняемый файл, который может быть запущен на выполнение как отдельная программа.

Процесс компиляции состоит из следующих этапов:

Лексический анализ. На этом этапе последовательность символов исходного файла преобразуется в последовательность лексем.

1.Грамматический анализ. Последовательность лексем преобразуется в дерево разбора.

2.Семантический анализ. Дерево разбора обрабатывается с целью установления его семантики (смысла) — напр. привязка идентификаторов к их декларациям, типам, проверка совместимости, определение типов выражений и т. д. Результат обычно называется «промежуточным редставлением/кодом», и может быть дополненным деревом разбора, новым деревом, абстрактным набором команд или чем-то ещё, удобным для дальнейшей обработки.

1.Оптимизация. Выполняется удаление излишних конструкций и упрощение кода с сохранением его смысла. Оптимизация может быть на разных уровнях и этапах, напр. над промежуточным кодом или над конечным машинным кодом.

2.Генерация кода. Из промежуточного представления выдается код на целевом языке.Если программа написана на интерпретируемом языке, то интерпретатор непосредственно выполняет ее текст без предварительного перевода. При этом программа остается на исходном языке и не может быть запущена без интерпретатора.Алгоритм работы простого интерпретатора.

1.прочитать следующую инструкцию;

2.проанализировать инструкцию и определить соответствующие действия;

3.выполнить соответствующие действия;

4.если не достигнуто условие завершения программы, вернуться к началу.Основные классы языков программированияФункциональные - В языках функционального программирования основным конструктивным элементом является математическое понятие функции (Лисп).Стековые - Стековый язык — это язык программирования, в котором для передачи параметров используется машинная модель стека. При использовании стека, в качестве основного канала передачи параметров между словами, элементы языка, 11.естественным образом, образуют фразы ( последовательное сцепление ). Это свойство сближает данные языки с естественными языками (Forth, PostScript).Процедурные - процедурное программирование — это парадигма программирования, основанная на концепции вызова процедуры. Процедуры, также известны как подпрограммы, методы или функции (Бейсик, Паскаль).Декларативные - Декларати́вные языки́ программи́рования — это языки программирования высокого уровня, в которых программистом не задается пошаговый алгоритм решения задачи, а некоторым образом описывается, "что" требуется получить в качестве результата (Пролог).Объектно-ориентированные - языки, поддерживающие объектно-ориентированное программирование и реализующие основные методы: наследование, инкапсуляция, полиморфизм (Delphi, C++).Первые языки программирования несли в себе явно выраженные признаки ориентации на структуру ЭВМ. В результате теоретического осмысления процессов, происходивших в програм­ми­ровании, был выработан так называемый структурный подход к написанию программ, а для его реализации разработаны такие языки, как Pascal, Modula-2. Идеологи структурногo подхода считают, что ЭВМ предна­значены для исполнения программ, а не программы - для исполнения на ЭВМ. Перенесение акцентов с ЭВМ на программы еще более ярко выразилось в появлении принципиально новых стилей программирования - функционального программирования (Lisp), логического программирования (Prolog), алгебраического программирования (Reduce, APS).В этих языках центральную роль играют не процедуры обработки данных, а соот­ношения между данными, которые должны выполняться в процессе выпол­нения программы. Поэтому эти языки, в отличие от процедурных (предписываю­щих, императивных), получили название деклара­тивных (описательных).Современный этап в развитии программирования характеризуется следу­ющими чертами:

-Развитие языков программирования для мультипроцессорных и мульти­машинных систем;

-Развитие декларативных языков программирования, ориентированных на задачи искус­ственного интеллекта;

-Развитие объектно-ориентированных языков, в которых иерархия абстракций позволяет наращивать средства языка, одновременно меняя архитек­ту­ру ЭВМ применительно к рассмат­риваемому классу проблем.

12.Точные и приближенные вычисления на компьютере (символьная математика и численные методы).

Современные математические пакеты можно разделить на две группы: системы, работающие с числовым представлением информации и системы, работающие с символьным представлением информации.

Системы с числовым представлением информации (Eureka, Mathcad, Matlab и др.) предоставляют широкие возможности для численных методов анализа и графической интерпретации результатов. Они превращают компьютер в большой программируемый калькулятор, способный быстро и автоматически (по введенной программе) выполнять арифметические операции. Их результат всегда конкретен - это или цифра, или поток цифр, представляющих таблицы, матрицы или точки графиков.

Системы символьной математики решают аналитически сложные алгебраические, трансцендентные уравнения, неравенства и системы, находят производные и первообразные, производят всевозможные символьные преобразования математических выражений, решают системы обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных.

Maple - мощная вычислительная система, предназначенная для выполнения сложных вычислений как аналитическими так и численными методами. Maple содержит проверенные, надежные и эффективные символьные и численные алгоритмы для решения огромного спектра математических задач. Maple умеет выполнять сложные алгебраические преобразования и упрощения над полем комплексных чисел, находить конечные и бесконечные суммы, произведения, пределы и интегралы, решать в символьном виде и численно алгебраические (в том числе трансцендентные) системы уравнений и неравенств, находить все корни многочленов, решать аналитически и численно системы обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных.

В Maple включены пакеты подпрограмм для решения задач линейной и тензорной алгебры, Евклидовой и аналитической геометрии, теории чисел, теории вероятностей и математической статистики, комбинаторики, теории групп, интегральных преобразований, численной аппроксимации и линейной оптимизации (симплекс метод) а также задач финансовой математики и многих, многих других задач.

Главным достоинством системы Maple является ее способность выполнять арифметические действия. При работе с дробями и корнями они не приводятся в процессе вычисления к десятичному виду, что позволяет избежать ошибок при округлении. При необходимости работы с десятичными эквивалентами в системе Maple имеется команда, аппроксимирующая значение выражения в формате чисел с плавающей запятой.

13.Технология мультимедиа. Виды и основные форматы мультимедиа-данных. Классификация программных средств мультимедиа. Презентационные мультимедийные пакеты. Их основные функции.

Мультимедиа — это комплексное представление информации — вывод данных в текстовом, графическом, видео-, аудио- и мультипликационном видах.

Текст

Под текстом понимается любой набор символов из той или иной кодовой страницы. Каждый символ из используемого набора символов кодируется в виде одного или нескольких подряд идущих байтов. Их количество зависит от кодировки текста. Кодировочные таблицы для национальных символов содержат восемь бит (всего 256 символов), при этом младшая половина кодовой таблицы совпадает с ASCII, а старшая половина (десятичные коды 128-255) содержит национальную кодировку. Unicode - кодовая таблица, использующая 2 байта для представления каждого символа. Стандарт Unicode был разработан с целью создания единой кодировки символов для всех современных и многих древних письменных языков.

Текстовые файлы разбиваются на строки управляющими символами перевода строки (также есть управляющий символ табуляции).

Графика

По принципу представления графика далится на растровую и векторную. Изображение в растровой графике строится как набор элементарных точек, раскрашенных тем или иным цветом. Векторная графика строится по правилам векторной алгебры из точек, линий, поверхностей.

Растровая графика характеризуется следующими параметрами:

-размер картинки (измеряется в пикселах, миллиметрах, дюймах и т. д.);

-разрешение — количество точек на единицу (обычно дюйм);

-количество передаваемых цветов или глубина цвета. Чем большее количество информации отводится для запоминания каждой отдельной точки, тем красочнее картинка и больше размер файла. Стандартные значения:

-2 цвета (1 бит на точку);

-16 цветов (4 бита на точку);

-256 цветов (8 бит на точку);

-16777216 цветов (24 бита на точку);

-4294967296 цветов (32 бита на точку);

-формат записи (BMP, PCX, GIF, TIF, JPG, TGA и др.) — способы хранения графической информации с элементами (или без них) сжатия.Векторную графика подразделяется на двумерную и трехмерную. Она имеет характеристики аналогичные математическим, а именно: координаты (декартовы, сферические, цилиндрические и др.), системы отсчета, размеры... Векторная графика может быть преобразована в растровую путем получения плоского изображения одной из проекций. Обратное преобразование невозможно или крайне сложно.Видео

Видео-изображение — это последовательность растровых картинок, сменяющихся с большой скоростью аналогично принципу, используемому в кинематографе или телевидении. С помощью специальных аппаратных средств обычные видеозаписи переводятся в компьютерный формат. Это дает возможность производить нелинейный монтаж и применять 13.к изображениям различные компьютерные эффекты. После этого видео снова может быть выведено на пленку.

Компьютерное видео характеризуется следующими параметрами:

-количество кадров в секунду (15, 24, 25...);

-поток данных (килобайт/с);

-формат файла (avi, mov...);

-способ сжатия (Microsoft Video for Windows, MPEG, MPEG-I, MPEG-2, Moution JPEG).

Видео кодируется двумя основными способами: сжимается каждый кадр (картинка) в отдельности и составляется видео фильм либо создаются опорные кадры, а затем записываются изменения между этими опорными кадрами.

Компьютерное видео создается редакторами 3D анимации, монтажными пакетами, оцифровыванием видео-изображения.Анимация

Отличается от видео тем, что получается чисто компьютерным способом. Может быть записана в тех же форматах, что и видео, и выведена на видеопленку. Анимация делится на двумерную и трехмерную. Анимация создается редакторами двумерной и трехмерной графики, сканированием и оцифровыванием изображения.Звук

Для представления в цифровом виде аналоговый звук кодируют, запоминая параметры звука через определенные промежутки времени.

Качество записи характеризуется: частотой дискретизации (Гц), размером структуры данных (бит), количеством каналов (стерео, моно, квадро), обобщающим параметром — потоком (бит/с).

Наиболее часто звук записывается в формате PCM (Pulse Code Modulation). Такие звуковые файлы еще называют WAV-файлами. Основные частоты дискретизации: 8, 11, 22, 44 кГц, основные размеры: 8, 16, 32, 64 бит. Сочетая эти параметры различным образом, можно широко варьировать как качество звука, так и размеры получаемых файлов.

Звук в формате MP3 (MPEG Layer 3) - Это схема сильного сжатия аудиоинформации с потерями качества звучания. Популярность этого формата объясняется тем, что при относительно высоком качестве звучания размер звукового фрагмента для наиболее часто используемого потока 128 килобит/с на порядок ниже исходного звукового фрагмента.

Мультимедиа

-Компьютерные игры

-Музыкальные редакторы (Soundforge, Nero Wave Editor)

-Графические редакторы (Photoshop, Corel Draw)

-Видео редакторы (Pinnacle studio, Nero Vision)

Мультимедиа проигрыватели (Winamp, Media Player Classic)

Средства для работы с мультимедийными презентациями - специализированные программы, предназначенные для создания изображений и их показа на экране, подготовки слайд-фильмов, мультфильмов, видеофильмов, их редактирования, определения порядка следования изображений. Слайды содержат различные элементы, включая текст, маркированные и нумерованные списки, таблицы, диаграммы, изображение и другие графические объекты. Можно использовать предустановленные стили текста, привлекательные стили для фона и удобное справочное меню.

Как правило, средства для работы с мультимедийными презентациями обеспечивают все

14. Архитектура операционных систем (ОС).

Операционная система - базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

Большинство современных ОС представляют собой хорошо структурированные модульные системы, способные к развитию, расширению и переносу на другие платформы. Какой либо единой архитектуры ОС не существует, но есть универсальные подходы к структурированию ОС.

В состав ядра входят функции решающие внутрисистемные задачи организации вычислительного процесса, такие как переключение контекстов, загрузка станиц, обработка прерываний, поддержка приложений, используя т.н. прикладную программную среду. Приложения могут обращаться к ядру с запросами - системными вызовами - для выполнения тех или иных действий.

Разделение ОС на ядро и модули обеспечивает легкую расширяемость.

Ф-ции ядра: внутренние задачи по организации работы ОС (переключение процессов, упр-е вирт памятью…), внешние ф-ции, доступные приложениям (API).

Вспомогательные модули ОС: системные утилиты, прикладные программы, библиотеки процедур различного назначения.

Функ. комп. лок ОС – управление :

-процессами (Распределение процессорн времени, созд-е/уничтож-е процессов, обеспеч-е процесса ресурсами, синхронизация процессов. Контекст процесса: состояние регистров, режим работы цп, информация о операциях вв/выв, указатели на открытые файлы, коды ошибок),

-памятью (распред-е памяти м-ду процессами [по числу областей памяти, по степени свободы границ областей, по размеру областей], защита адресных пространств процессов)

-файлами (преобразов-е символьных имен файлов в физические адреса на диске, организация доступа к файлам, защита от несанкц доступа)

-внешними устройствами ( через интерфейс драйверов)

-подсистемой пользовательского интерфейса (абстрагирование от внутр системы команд в пользу дружественного пользовательского интерфейса)

-защитой данных (мех-м логич-го входа в сис-му, разгранич прав пользователей, аудит ОС, обеспеч-е отказоустойчивости путем резервирования данных)

-администрирования.

Функ. комп. сет. ОС – [Локальные функц-е компоненты (см. выше)] + Клиентская часть, серверная часть, транспортная подсистемаСерверная часть отвечает за ср-во обслуживания запросов на доступ к общим локальным ресурсам. Клиентская часть – запросы на доступ к удаленным ресурсам. Трансп п/сис-ма – передача данных.

Для обеспечения надежности выполнения прог, ОС должны опираться на возм-ть аппаратуры работать как мин в двух режимах: привилегированном и пользовательском. В польз режиме прога не может обращаться ни к каким областям памяти кроме своей. Аппаратные ур-ни привил-й не связаны с привилегиями в ОС. (Intel – 0,1,2,3; Windows – 0,1,2,3; OS/2 – 3 ур-ня; UNIX – 2 ур-ня). Ядро работает в привилегированном режиме, 14.защищено от приложений пользователя.

Многослойная структура ОС : Иерархия слоев, взаимодействуют только соседние, нижний слой обслуживает запросы верхних: (снизу-вверх) Аппаратура комп-ра, Ср-ва аппар-й поддержки ОС, Машино-зависимые компоненты ОС, Базовые механизмы ядра, Менеджеры ресурсов, API.

Монолитная арх-ра – ядро ос строится по многослойной модели и целиком вып-ся в привилег режиме. Прилож-я вып-ся в изолиров-х адресных пространствах и не влияют на обл-ти памяти др др. Прилож-я обращ-ся к ядру с запросом на вып-е системн функ-й (UNIX, OS/2).

Микроядерная арх-ра – в микроядро входят машинно-зависимые модули и модули, вып-е базовые функ-и ядра, кот-е не могут быть выполнены вне ядра. Более высокоуровн-е ф-и выносятся из ядра в виде прилож-й, работающих в польз режиме (серверы ос) – менеджеры ресурсов. Серверы и м/ядро обеспечивают ресурсами др. приложения. Серверы вып-ся в отд адресных простр и защищены др от др. Серверы взаимод др с др через м/ядро. Преимущ-ва м/я арх: надежность, переносимость, расширяемость, поддержка распред-й работы (клиент-сервер). Недостаток – меньш производ-ть (потери за счет обращения серверов к м/я).

15.Компьютерные сети..Сети, кот.обеспеч.взаимодействие между компьютерами наз.компьютерными(вычислительными).Ключ.понятие в теории комп.сетей-сетевой ресурс(это аппаратные и программные компоненты,участвующие в процессе совместного использования-сетевого взаимодействия).Осн. узел комп.сети-компьютер.Сетевая служба(сетевой сервис)-программные сетевые ресурсы.Комп.сеть вкл.:клиент, сервер, служба, сеть.Виды комп.сетей:

1)персональные(PAN-беспроводная связь между мобильными уст-ами и др.компами: пр.инфракр. порт)

2)локальные(LAN-1 здание, протяж-ть до нескольких км, выс.скорость передачи, единая сист.управл.)

3)региональные(MAN-в России-нет, на Западе-город.орг-ии, управл.стр-ры)

4)глобальные(WAN-большая протяж-ть, низкая скорость передачи.Пр.интернет, IP-телефония, JPRS)

Модели сетевых взаимодействий:

1)терминал-хост(мод.централизов.обработки и хранения инф-ии)В центре-хост(компьютер)-host(mainframe), на кот. вып-ся все задачи пользователем.В совместное использование передается все и процессор, память и перриф.уст-ва. Пользов.подключ.с помощью терминалов-мониторов, клав-ру, коммуникац.уст-ва. Это есть сетевое взаимодействие, но сеть есть, а взаимод.нет.

2) клиент-сервер-мод.,возник.тогда, когда и на компьют.пользователей предполаг.обр-ка инф-ии. Сервер обладает некоторыми ресурсами.Клиент эти рес-сы запраш.на локал.обр-ке. Комп. мог.совмещать роли серверов и клиентов.

3) модель распределенной обработки инф-ии. Всегда нах-ся задачи, требующие больших вычислительных ресурсов.На реш.таких задач направ.данная модель.Суть:сущ-ет много серверов, каждый сервер оптимизирован на конкр.подзадачу.Решая общ.задачу серверы обменив-ся инф-ией.

4) модель совместной обр-ки инф-ии(несколько комп-ов реш.1 большую

зад.) Все ком-ы равноправны, зад. Размазывается по ним. Эти сети наз кластерами.Данная мод.отлич-ся наз кластерами.Данная мод.отлич-ся выс.надежностью.Выход из строя 1 компа не выводит из строя всю систему, а замедляет ее действие.

5) клиент-сеть(польз.получ.доступ не к конкретным серверам, а к службам сети(сервисам сети)).Они вып-ют конкретн.сервисы.

Достоинства: -упрощение работы пользователей,

-повышение надежности,

-оптимизация работы сети.

Протокол- формализ.правило взаимодействия двух одинаковых моделей в разных узлах сети.

Эталонная модель ISO/OSI.

2 прилож., кот.участвуют в сетевом взаимодействии не могут передав.инф-ии непосред-но.Инф-ия проходит разл.преобраз.Осн.зад., кот.реш-ся при созд.комп.сетей-обеспеч.совместим-ти систем, участвующих в сетевом взаимод-ии. Такие сист.наз. открытыми сист.Нужна стандартизация.За основу стандартов принимается модель взаимод-ия открытых систем.(OSI)-разработана МИС.

1)между соответствующими уровнями созд-ся виртуальные 15. 15.соедин., работающие по виртуал.стандартам(протоколы)

2)каждый уровень непоср-но взаим-ет только с уровнем выше или ниже.

3)работа более дальних уровней не скавзывается для данного конкрет.уровня.

Уровни OSI:

7)Прикладной-связыв.прикл.прогр., участв. в сетевом взаимод. Протоколы:http,ftp,telnet,smtp,…

6)Представления(преобраз.данных между разл.форматами-перекодировка, шифрование)

5)Сеансовый(организ.сеансов, обменов данных между компами)

4)Транспортный(уст-ет логич.каналы между прил-ями, раздел.инф-ии на пакеты(фрагменты)и обр.операция-сборка пакетов в единый блок инф-ии.Протоколы:TSP,SPX)

3)Сетевой(отвеч.за адресацию и доставку пакетов между любыми системами комп.сети.Опр-ся маршрут доставки пакетов.Протоколы:IP,IPX)

2) Канальный-обеспеч.запросы сетев.уровня, опр-ся правила испол.физич.уровня. Подготавливает кадры данных для перед.на физич.уровень.Протоколы: Ethernet,PPP.

1)Физич.-вып.передачу битов по физич.каналам.Опр.физ.хар.каналам связи (шумы, звуки…)