Вучебниках информатики в общем виде информационный процесс
Вид материала | Учебник |
- 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:
- операционные системы линии UNIX;
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.