Вучебниках информатики в общем виде информацион­ный процесс

Вид материала

Учебник

Содержание Операционная система: понятие, основные функции. Примеры операционных систем, многообразие операци­онных систем. Путь к файлу 1. Научные исследования. Создание новых изделий. Информационные системы (ИС), базы данных (БД). Компьютеры в издательском деле. Автоматизированное рабочее место (АРМ). В

Подобный материал:

• 3. Процесс восприятия и управление впечатлением, 191.28kb.
• Понятие о программах и программировании, 592.28kb.
• Поволжская Государственная Академия Телекоммуникаций и Информатики задания и методические, 262.31kb.
• Общеобразовательный стандарт по информатике является нормативным документом, определяющим, 237.91kb.
• Финансы предприятий, 2102.05kb.
• Исходные технические данные, 34.3kb.
• Тема: Личность в системе современного, 42.1kb.
•     После то­го как я на­пи­сал «Счас­т­лив по соб­с­т­вен­но­му же­ла­нию», как-то, 1995.16kb.
• Компьютерная технология обучения и опережающая подготовка преподавателей, 49.99kb.
• Активизация познавательной деятельности школьников на уроках информатики, 32.08kb.

Билет № 16

Операционная система: понятие, основные функции. Примеры операционных систем, многообразие операци­онных систем.

С формальной точки зрения, чем меньше «посторонних» по отношению к конкретной программе действий выполняет компьютер, чем меньше дополнительных условий для ее ра­боты требуется — тем лучше. Но на практике значительная часть действий, которые необходимо выполнить программе (особенно действий по взаимодействию с аппаратурой), — типовые, являются общими для многих программ. Кроме того, если каждая программа полностью независима от ос­тальных и полностью управляет всеми ресурсами, то коор­динировать работу затруднительно, работоспособность компьютера зависит от каждой программы, а наблюдать за ситуацией может только человек.

До тех пор, пока компьютеры не имели никаких лишних ресурсов, существование каких-то вспомогательных про­грамм было невозможно. С разработкой машин второго поко­ления возникла задача сокращения простоя машины между запуском расчетных задач, поскольку появились средства ускоренного ввода программ и данных (перфокарты и перфо­ленты с автоматическими считывателями). В этот период были созданы первые координирующие исполнение програм­мы — менявшие задачи по мере их завершения.

Позднее из этих программ выросли современные опера­ционные системы: комплексы программ и данных, выпол­няющие задачи управления взаимодействием программ, ап­паратуры и пользователей между собой.

Во-первых, задачей операционных систем (ОС) является управление ресурсами: процессорным временем, оператив­ной памятью, доступом к устройствам внешней памяти.

Во-вторых, обеспечение взаимодействия программ

(между собой и аппаратурой).

В-третьих, в современных операционных системах появи­лась задача обеспечения взаимодействия с пользователем (человеко-машинный интерфейс) и с другими компьютера­ми — в сетях.

Основной компонент операционной системы — ядро. Ядро — это комплекс программ, постоянно присутствующий в оперативной памяти и выполняющий задачи управления про­цессами и памятью. Помимо этого, операционная система со­держит библиотеки функций, выполняющих конкретные за­дачи. К этим библиотекам обращаются прикладные програм­мы для выполнения типовых задач. Например, как часть такой библиотеки реализуются программы управления данны­ми на внешних носителях — поддержки файловых систем.

Как правило, операционная система поставляется с набо­ром прикладных программ, которые обеспечивают выполне­ние некоторых типовых задач. Такие вспомогательные про­граммы называются утилитами.

Существует большое количество операционных систем и вариантов их исполнения. Классифицируют их по разным основаниям, наиболее популярно деление:

1) По способу управления выполняемыми процессами:

• однозадачные. В один момент времени выполняется одна задача, только по окончанию исполнения управление передается следующей (или процессору команд ОС);
  
• многозадачные. В оперативной памяти присутствует несколько программ, которые с точки зрения поль­зователя выполняются одновременно. На практике ОС переключается от одной программы к другой.
  

2) По разделению среды пользователей:

• однопользовательские. Это ОС, не предусматриваю­щие разделение ресурсов между пользователями (т. е. не различающими пользователей);
  
• многопользовательские. Это ОС, имеющие в своем составе средства разграничения ресурсов между , пользователями.
  

В настоящий момент активно используются две линии операционных систем:

1. операционные системы линии UNIX;
   
2. операционные системы линии Windows.
   

Все эти ОС являются многозадачными, многопользовате­льскими, обеспечивают взаимодействие с широким спек­тром аппаратуры, предусматривают расширение возможно­стей за счет разработки самых разных программ. В составе этих ОС в том или ином виде поставляются средства органи­зации графического интерфейса пользователя.

Все они имеют свои достоинства и недостатки, выбор кон­кретной ОС обуславливается задачами и предпочтениями пользователя.


Билет № 17

Понятие файла. Файловый принцип хранения данных. Операции с файлами. Типы файлов.

Информация, представляемая для обработки на компью­тере, называется данными. Для хранения на устройствах внешней памяти данные организуют в виде файлов. Файл — именованная область внешней памяти.

Способ организации как служебной, так и пользователь­ской информации о файлах на носителях называют файло­вой системой. Конкретная файловая система определяет, в частности, правила именования файлов.

Необходимые для выполнения операций с файлами и но­сителями программные средства входят в состав операцион­ных систем. Такие программные средства не изменяют и не обращаются к содержимому файлов, а оперируют с ними просто как с целым, непрерывным массивом данных. Таким образом, файловая система обеспечивает выполнение опера­ций для любых программ.

Имя файлу присваивает пользователь, или программа, создающая файл, предлагает имя в автоматическом режиме. По историческим причинам для пользователя имя файла в операционных системах фирмы Майкрософт состоит из двух частей, разделенных точкой: собственно имени и расшире­ния. Тип файла определяется по его расширению, которое задает программа, сохраняющая файл.

С точки зрения прикладных программ, файл представля­ет собой некоторую последовательность байтов. Используя такой подход, как доступ к файлам, организуется также до­ступ к некоторым устройствам, которые принимают или возвращают поток байтов. К таким устройствам относятся принтеры, модемы, клавиатура или поток текстового выво­да на экран и др.

В некоторых операционных системах предусмотрен такой доступ и к служебной информации самих носителей. Для работы с такими файлами предусмотрены специальные, за­резервированные системой, имена файлов.

Следует помнить, что для ОС линии Microsoft:

• между именем и расширением ставится точка, не вхо­дящая ни в имя, ни в расширение;
  
• имя файла можно набирать в любом регистре, т.к. для системы все буквы строчные;
  
• символы, не использующиеся в имени файла * = + [ ] \ ; : , .<>/?;
  
• имена устройств не могут использоваться в качестве имён файлов (prn, lpt, com, con, nul ).
  

Наиболее часто встречающиеся расширения:

• EXE, COM — готовая к выполнению программа;
  
• ВАТ — пакетный командный файл;
  
• SYS — программа-драйвер устройства (системная);
  
• ВАК — резервная копия файла;
  
• OBJ — объектный модуль («полуфабрикат» програм­мы);
  
• DAT — файл данных со служебной информацией;
  
• В AS — исходный текст программы на Бейсике;
  
• ТХТ — текстовый файл;
  
• DOC — документ, созданный в Microsoft Word.
  

Для удобства хранения и работы файловые структуры ор­ганизуются с помощью вложенных каталогов (папок).

Каталог — специальный системный файл, в котором хра­нится служебная информация о файлах.

На каждом носителе может быть множество каталогов. В каждом каталоге может быть зарегистрировано много фай­лов, но каждый файл регистрируется только в одном каталоге.

На каждом логическом томе присутствует один главный, или корневой, каталог. В нем регистрируются файлы и под­каталоги (каталоги 1 уровня). В каталогах 1 уровня регист­рируются файлы и каталоги 2 уровня и т. д. Получается древовидная структура каталогов, например:


Каталог, с которым работает пользователь в настоящий момент, называется текущим.

Когда используется файл не из текущего каталога, про­грамме, осуществляющей доступ к файлу, необходимо ука­зать, где именно этот файл находится. Это делается с помо­щью указания пути к файлу.

Путь к файлу — это последовательность имен каталогов, в операционных системах Windows разделенных символом «\» (в ОС линии UNIX используется символ «/»). Этот путь задает маршрут к тому каталогу, в котором находится нуж­ный файл.

Рассмотрим, например, запись

\KLASS10\DOCS\START2\text.doc

Она означает, что файл text. doc находится в подкатало­ге START2, который находится в каталоге DOCS, а он в свою очередь находится в каталоге KLASS10 корневого каталога.

Если перед первым символом «обратный слэш» появится точка, то отсчет будет вестись от текущего каталога.

Каталог «две точки» — это каталог, в который входит те­кущий.

Над файлами можно производить следующие основные операции: копирование, перемещение, удаление, переиме­нование и пр.

Каждый файл на диске имеет свой адрес. Чтобы понять принцип доступа к информации, хранящейся в файле, необ­ходимо знать способ записи данных на носители информа­ции.

Перед использованием диск размечается на дорожки и секторы (форматируется). С точки зрения оборудования раз­метка — это процесс записи на носитель служебной инфор­мации, отмечающей конец и начало каждого сектора. Обыч­ный объем сектора — 512 байт. На одной стороне размеща­ется 80 дорожек. Каждая дорожка содержит 18 секторов.

Названия «сектор», «дорожка» введены для дисковых но­сителей. Во многих современных носителях информации, использующих хранение данных в энергонезависимой памя­ти, эти понятия поддерживаются реализацией файловых си­стем для обеспечения общих принципов работы.

В одной из распространенных файловых систем, FAT, предусматривается, что все файлы перечислены в катало­гах. Обязателен корневой каталог, размещенный в опре­деленном месте диска. О каждом из перечисленных в ката­логе файлов помимо обычных данных известно местополо­жение (в виде номера) начала файла.

Для того, чтобы определить, какие именно секторы зани­мает файл, применяется второй обязательный элемент фай­ловой системы — таблица FAT (размещения файлов). Табли­ца представляет собой массив ячеек. Размер ячейки фикси­рован и отражается в номере файловой системы (12, 16, 32 бита). Каждый файл занимает некоторую последователь­ность секторов, не обязательно последовательно располо­женных. При сохранении файла в ячейку записывается но­мер следующего сектора в цепочке.

Поскольку на современных дисках секторов существенно больше, чем можно записать номеров в таблице, то секторы объединяют в кластеры. Именно кластерами и распределя­ется пространство на дисках, в результате эта файловая сис­тема неэффективно работает с мелкими файлами.

Сделать эту проблему менее острой позволяет увеличение размера ячейки в FAT. Это позволяет уменьшить размер кластера и увеличить количество адресов (файлов) на диске. В операционных системах, начиная с Windows 98, реализо­вана FAT-32.

Помимо этой файловой системы, существует большое ко­личество других, разработанных для разных операционных систем и решаемых задач.


Билет № 18

Виды профессиональной информационной деятельности человека и используемые инструменты (технические средства и информационные ресурсы). Профессии, свя­занные с построением математических и компьютерных моделей, программированием, обеспечением информа­ционной деятельности людей и организаций.

Информационная деятельность человека и технические средства

Деятельность человека, связанную с процессами получе­ния, преобразования, накопления и передачи информации, называют информационной деятельностью. Все люди в своей жизни занимаются информационной деятельностью (получают письма, читают книги, хранят фото- и видеоархи­вы, разговаривают по телефону, решают задачи, разгадыва­ют кроссворды и т. п.); для многих она является профессио­нальной.

Тысячелетиями предметами труда людей были материа­льные объекты. Все орудия труда от каменного топора до первой паровой машины, электромотора или токарного станка были связаны с обработкой вещества, использовани­ем и преобразованием энергии. Вместе с тем человечеству всегда приходилось решать задачи управления, накопления, обработки и передачи информации, опыта, знания. Возника­ли группы людей, чья профессия связана исключительно с информационной деятельностью. В древности это были, на­пример, жрецы, летописцы, затем — ученые и т. д.

Изобретение письменности называют первой информаци­онной революцией. Однако число людей, которые могли вос­пользоваться информацией из письменных источников, было ничтожно мало. Во-первых, грамотность была приви­легией крайне ограниченного круга лиц, во-вторых, древние рукописи создавались в единичных (иногда единственных) экземплярах.

Новой эрой или второй информационной революцией в раз­витии обмена информацией стало изобретение книгопечата­ния. Благодаря печатному станку (первому техническому средству копирования информации), созданному И. Гуттенбер-гом в 1440 году, знания, информация стали широко тиражи­руемыми, доступными многим людям. Это послужило мощ­ным стимулом для увеличения грамотности населения, разви­тия образования, науки, производства. И. Федоров в 1564 году издал в Москве первую печатную книгу «Апостол».

Не всем известно, что в Китае еще в XI веке было изобре­тено книгопечатание. Изобретатель Пи Шен сделал из гли­ны литеры иероглифов (металлические появились позже), уложил их в металлическую форму, смазал специальным со­ставом и сделал первый бумажный оттиск (бумагу ведь тоже изобрели в Китае). Но его изобретение не получило распро­странения из-за большого количества иероглифов (около 50 000) [33].

По мере развития общества постоянно расширялся круг людей, чья профессиональная деятельность была связана с обработкой и накоплением информации. Постоянно рос и объем человеческих знаний, опыта, а вместе с ним количест­во книг, рукописей и других письменных документов. Поя­вилась необходимость создания специальных хранилищ этих документов — библиотек, архивов. Информацию, со­держащуюся в книгах и других документах, необходимо было не просто хранить, а упорядочивать, систематизиро­вать. Так возникли библиотечные классификаторы, пред­метные и алфавитные каталоги и другие средства система­тизации книг и документов, появились профессии библио­текаря, архивариуса.

В результате научно-технического прогресса человечество создавало все новые средства и способы сбора (запись звуко­вой информации с помощью микрофона, фотоаппарат, ки­нокамера), хранения (бумага, фотопленка, грампластинки, магнитная пленка), передачи информации (телефон, теле­граф, радио, телевидение, спутники). Но важнейшее в ин­формационных процессах — обработка, целенаправленное преобразование информации — осуществлялось до недавне­го времени исключительно человеком.

Вместе с тем постоянное совершенствование техники, производства привело к резкому возрастанию объема инфор­мации, которой приходится оперировать человеку в процес­се его профессиональной деятельности.

Развитие науки, образования обусловило быстрый рост объема информации, знаний человека. Если в начале про­шлого века общая сумма человеческих знаний удваивалась приблизительно каждые пятьдесят лет, то в последующие годы — каждые пять лет.

Во второй половине XX века выпуск научно-технической печатной продукции стал подобен нарастающей лавине. Ни отдельный человек, ни специальные организации, создан­ные для обработки поступающей информации, не могли не только освоить весь информационный поток, но и оператив­но находить в нем то, что требовалось для тех или иных ра­бот. Сложилась парадоксальная ситуация, когда для полу­чения нужной информации легче и дешевле было провести исследования заново, чем разыскать ее в научной литерату­ре. Информационная система, основанная на бумажных но­сителях, переросла свои возможности. Назрел информаци­онный кризис, т. е. ситуация, когда информационный поток так увеличился, что стал недоступен обработке в приемле­мое время.

Выходом из создавшейся ситуации явилось создание те­лекоммуникационной инфраструктуры (баз данных и сетей разных типов).

В настоящее время компьютеры используются для обра­ботки не только чисел, но и других видов информации. Бла­годаря этому компьютеры прочно вошли в жизнь современ­ного человека, широко применяются в производстве, проек-тно-конструкторских работах, бизнесе и многих других отраслях.

Но к современным техническим средствам работы с ин­формацией относятся не только компьютеры, но и другие устройства, обеспечивающие ее передачу, обработку и хра­нение:

• сетевое оборудование: модемы, кабели, сетевые адаптеры;
  
• аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи;
  
• цифровые фото- и видеокамеры, цифровые диктофоны;
  

• записывающие устройства (CD-R, CD-RW, DVD-RW и

др.);

• полиграфическое оборудование;
  
• цифровые музыкальные студии;
  
• медицинское оборудование для УЗИ и томографии;
  

• сканеры в архивах, библиотеках, магазинах, на экзаме­нах и избирательных участках;
  
• ТВ-тюнеры для подачи телевизионного сигнала в компьютер;
  

• плоттеры и различные принтеры;
  
• мультимедийные проекторы;
  

• флэш-память, используемая также в плеерах и фотоап­паратах;
  

• мобильные телефоны.
  

Кроме персональных компьютеров существуют мощные вычислительные системы для решения сложных науч­но-технических и оборонных задач, обработки огромных баз данных, работы телекоммуникационных сетей (Интер­нет):

• многопроцессорные системы параллельной обработки данных (управление сложными технологическими про­цессами);
  
• серверы в глобальной компьютерной сети, управляю­щие работой и хранящие огромный объем информации;
  
• специальные компьютеры для проектно-конструктор-ских работ (проектирование самолетов и космических кораблей, мостов и зданий и пр.).
  

Все перечисленные технические средства и системы пред­назначены для работы с информационными ресурсами (ИР) в различных отраслях экономики.

Можно выделить несколько основных направлений, где информационная деятельность связана с компьютерами.

1. Научные исследования. Расчеты и вычисления — обя­зательный элемент тех научных исследований, где требуется на основании эксперимента построить гипотезу о закономер­ностях, проявляемых в нем. Создаются специальные авто­матизированные системы для научных исследований. Вычислительные операции на компьютере выполняют не толь­ко математики, механики, физики, астрономы, но и специалисты в области экономики. Литературоведы исполь­зуют специальные программы для анализа текстов произве­дений, создания различных словарей.

2. Создание новых изделий. Некоторые этапы создания новых изделий могут быть автоматизированы, а следова­тельно, не удивительно, что компьютеру и здесь нашлось место. Системы автоматизированного проектирования (САПР) используются во всех проектных и конструкторских организациях. Ведь и интегральную схему оказалось воз­можным сконструировать благодаря самому компьютеру и его программному обеспечению. Проектировщик вводит в САПР техническое задание, а использование баз данных, расчетных блоков, экспертных систем, имитатора позволя­ет получить техническую документацию, по которой будут изготовлены опытные образцы.
   
3. Управление. Теория автоматического управления к моменту создания компьютеров была хорошо развитой точ­ной инженерной наукой, поэтому оказалось возможным ис­пользовать компьютеры для целей управления. Системы ав­томатического управления (АСУ) могут управлять процесса­ми, для которых разработаны математические модели и методы их решения. Станки с числовым программным управлением (ЧПУ) имеют специализированный компьютер с пультом оператора, дисплеем и клавиатурой, а также управляющую программу. В ней указывается все необходи­мое, чтобы из заготовки получилась деталь, размеры и фор­ма которой определены чертежом. По специальным про­граммам работают автоматические стиральные машины, СВЧ-печи, швейные и вышивальные машины и т. д.
   
4. Информационные системы (ИС), базы данных (БД). Основу ИС составляет банк данных, в котором хранится большая по объему информация о какой-либо области чело­веческих знаний. Это может быть информация об инфраст­руктуре города (транспорт, карта, телефоны, организации и т. д.). Использование Интернета делает доступными сведе­ния из ИС большому числу пользователей. В настоящее вре­мя школы Москвы получают доступ в Интернет и могут использовать сведения из различных ИС для выполнения про­ектов из различных областей (география, история, литература, биология, экология и т. п.). ИС или БД учреж­дений, школ, библиотек и т. д. позволяют выполнять поиск, запросы, изменения и дополнения быстро, с малым коли­чеством ошибок и человеческих ресурсов.
   

5. Обучение. Широкое распространение получили компь­ютеры в области образования. Одна из важнейших целей создания системы образовательных порталов — в явном виде и с участием специалистов сформировать профессио­нальную зону и механизмы поиска качественной образова­тельной информации.
   
6. Компьютеры в издательском деле. Компьютер может быть использован автором уже на самых первых этапах со­здания литературных, публицистических и других произ­ведений. Затем с этим текстом работает редактор издатель­ства.
   
7. Автоматизированное рабочее место (АРМ). В настоя­щее время это место работника, оснащенное компьютером и другими техническими средствами (принтер, сканер, аудио-колонки или наушники, микрофон, видеокамера, электрон­ный микроскоп и т. п.). АРМ может иметь также выход в Интернет, что позволяет быстро находить необходимую ин­формацию в сфере своей деятельности, получать и отправ­лять электронные письма, делать покупки в Интернете, за­казывать электронные билеты и т. д.