Информатика Теория для специальности НФ ДЕ_1 Основные

Информатика Теория для специальности НФ

ДЕ_1 Основные понятия и методы теории информатики и кодирования. Сигналы, данные, информация. Общая характеристика процессов сбора, передачи, обработки и накопления информации

1. Сообщения, данные, сигнал, атрибутивные свойства информации, показатели качества информации, формы представления информации. Системы передачи информации.

Информация – это некоторая упорядоченная последовательность сообщений, отражающих, передающих и увеличивающих наши знания. Информация актуализируется с помощью различной формы сообщений – определенного вида сигналов, символов. Информация – содержание сообщения, сообщение – форма информации.

n n n Информация по отношению к источнику или приемнику бывает трех типов: входная, выходная и внутренняя. Информация по отношению к конечному результату бывает исходная, промежуточная и результирующая. Информация по ее изменчивости бывает постоянная, переменная и смешанная. Информация по стадии ее использования бывает первичная и вторичная. Информация по ее полноте бывает избыточная, достаточная и недостаточная. Информация по доступу к ней бывает открытая и закрытая.

Качества информации Репрезентативность информации связана с правильностью ее отбора и формирования в целях адекватного отражения свойств объекта. Содержательность информации отражает семантическую емкость, равную отношению количества семантической информации в сообщении к объему обрабатываемых данных, т. е. С =Ic/Vд. Достаточность {полнота} информации означает, что она содержит минимальный, но достаточный для принятия правильного решения состав (набор показателей). Актуальность информации определяется степенью сохранения ценности информации для управления в момент ее использования и зависит от динамики изменения ее характеристик и от интервала времени, прошедшего с момента возникновения данной информации. Своевременность информации означает ее поступление не позже заранее назначенного момента времени, согласованного с временем решения поставленной задачи. Точность информации определяется степенью близости получаемой информации к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п. Достоверность информации определяется ее свойством отражать реально существующие объекты с необходимой точностью. Устойчивость информации отражает ее способность реагировать на изменения исходных данных без нарушения необходимой точности.

2. Меры и единицы количества и объема информации

Любые сообщения измеряются в байтах, килобайтах, мегабайтах, гигабайтах, терабайтах, петабайтах и эксабайтах, а кодируются, например, в компьютере, с помощью алфавита из нулей и единиц, записываются и реализуются в ЭВМ в битах. Основные соотношения между единицами измерения сообщений: n 1 бит (binary digit – двоичное число) = 0 или 1, n 1 байт 8 битов, n 1 килобайт (1 К) = 213 бит = 210 байт, n 1 мегабайт (1 М) = 223 бит = 220 байт, n 1 гигабайт (1 Г) = 233 бит = 230 байт, n 1 терабайт (1 Т) = 243 бит = 230 байт,

n n Количество информации – число, адекватно характеризующее разнообразие (структурированность, определенность, выбор состояний и т. д. ) в оцениваемой системе. Мера информации – критерий оценки количества информации.

Меры информации Синтаксическая мера Объем данных в сообщении равен кол ву символов Кол во информации измеряется изменением (уменьшением) неопределенности состояния системы Семантическая мера Отношение количества семантической (полезной) информации к ее объему Прагматическая мера Определяет полезность информации (ценность) для достижения пользователем поставленной цели

3. Позиционные системы счисления

n n n Позиционная система счисления цифры (или символы алфавита) зависит от ее места в записи числа или слова. Используем программу калькулятор (Пуск > программы > стандартные) Системы 2 ая, 8 ая, 16 ая

4. Логические основы ЭВМ

n n Утверждение (высказывательная форма) – основная единица, неделимая с точки зрения отражения смысла информации (семантики). Высказывание – некоторое повествовательное утверждение, про которое можно однозначно сказать ("сразу посмотрев на него"), истинно оно или ложно.

– отрицания или инверсии, – логического сложения или дизъюнкции – логического умножения или конъюнкции

ДЕ_2 Технические средства реализации информационных процессов

5. История развития ЭВМ. Понятие и основные виды архитектуры ЭВМ

Характеристики поколений ЭВМ I поколение – 1945 – 60 е Элементная база Электронные лампы Максимальное быстродействие процессора (опер. /сек) 10 20 тыс Максимальная емкость ОЗУ (Кбайт) 100 Периферийные устройства Магнитные барабан и лента, перфокарты и перфолента, цифровая печать Программное обеспечение Библиотеки стандартных программ, Автокоды Области применения Научно технические расчеты

II поколение – 1955 – 70 е Элементная база Транзисторы Максимальное быстродействие процессора (опер. /сек) 100 тыс. – 1 млн. Максимальная емкость ОЗУ (Кбайт) 1000 Периферийные устройства Магнитные барабан и лента, перфоносители, алфавитно цифровая печать Программное обеспечение + Языки программирования высокого уровня и трансляторы Области применения Обработка текстовой и числовой информации, крупных массивов данных в области науки и производства

III поколение – 1965 – 80 е Элементная база Интегральные схемы (ИС) и большие интегральные схемы (БИС) Максимальное быстродействие процессора (опер. /сек) 10 млн. Максимальная емкость ОЗУ (Кбайт) 10 000 Периферийные устройства Консоли, магнитные диски и ленты, дисплеи, графопостроители Программное обеспечение + Операционные системы, СУБД, пакеты прикладных программ Области применения + информационные системы, системы автоматизации, АСУ, САПР и др.

IV поколение – 1975 – 90 е Элементная база Сверхбольшие интегральные схемы (СБИС), микропроцессоры Максимальное быстродействие процессора (опер. /сек) 109 + многопроцессорность Максимальная емкость ОЗУ (Кбайт) 107 Периферийные устройства Цветной графический дисплей, клавиатура, манипуляторы, принтеры, модемы Программное обеспечение + Прикладное ПО общего назначения, экспертные системы, сетевое ПО, мультимедиа Области применения + Все сферы научной, производственной, учебной деятельности, отдых и развлечение, Интернет

Архитектура компьютера, определяется совокупностью ее свойств, существенных для пользователя. Основное внимание при этом уделяется структуре и функциональным возможностям машины, которые можно разделить на основные и дополнительные.

6. Состав и назначение основных элементов персонального компьютера, их характеристики

состав микропроцессора: n n устройство управления (УУ) — формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени управляющие импульсы, обусловленные спецификой выполняемой операции и результатами предыдущих операций; формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки ЭВМ; арифметико-логическое устройство (АЛУ) — предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией, микропроцессорная память (МПП)—служит для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, непосредственно используемой в вычислениях в ближайшие такты работы машины. и используется для обеспечения высокого быстродействия машины, интерфейсная система микропроцессора —реализует сопряжение и связь с другими устройствами ПК; включает в себя внутренний интерфейс МП, буферные запоминающие регистры и схемы управления портами ввода вывода (ПВВ) и системной шиной.

n n Интерфейс (interface) — совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие. Порт ввода-вывода (I/0 Input/Outputport) — аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору другое устройство ПК.

n n n Генератор тактовых импульсов. генерирует последовательность электрических импульсов; частота генерируемых импульсов определяет тактовую частоту машины. Промежуток времени между соседними импульсами определяет время одного такта работы машины или просто такт работы машины. Частота генератора тактовых импульсов является одной из основных характеристик персонального компьютера и во многом определяет скорость его работы.

n Системная шина. основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой. n Все блоки, а точнее их порты ввода вывода, через соответствующие унифицированные разъемы (стыки) подключаются к шине единообразно: непосредственно или через контроллеры {адаптеры}. Управление системной шиной осуществляется микропроцессором либо непосредственно, либо, что чаще, через дополнительную микросхему — контроллер шины, формирующий основные сигналы управления.

7. Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики

n Основная память (ОП). предназначена для хранения и оперативного обмена ин формацией с прочими блоками машины. ОП содержит два вида запоминающих устройств: n ПЗУ служит для хранения неизменяемой (постоянной) программной и справочной информации, позволяет оперативно только считывать хранящуюся в нем информацию (изменить информацию в ПЗУ нельзя). n ОЗУ предназначено для оперативной записи, хранения и считывания информации (программ и данных), непосредственно участвующей в информационно вычислительном процессе, выполняемом ПК в текущий период времени. Главными достоинствами оперативной памяти являются ее высокое, быстродействие и возможность обращения к каждой ячейке памяти отдельно (прямой адресный доступ к ячейке). В качестве недостатка ОЗУ следует отметить невозможность сохранения информации в ней после выключения питания машины (энергозависимость).

n Внешняя память. относится к внешним устройствам ПК и используется для долговременного хранения любой информации, которая может когда либо потребоваться для решения задач. В частности, во внешней памяти хранится все программное обеспечение компьютера. Внешняя память содержит разнообразные виды запоминающих устройств.

8. Устройства ввода/вывода данных, их разновидности и основные характеристики

К устройствам ввода информации относятся: n клавиатура — устройство для ручного ввода числовой, текстовой и управляющей информации в ПК; n графические планшеты (диджитайзеры) — для ручного ввода графической информации, изображений путем перемещения по планшету специального указателя (пера); при перемещении пера автоматически выполняются считывание координат его местоположения и ввод этих координат в ПК; n сканеры (читающие автоматы) — для автоматического считывания с бумажных носителей и ввода в ПК машинописных текстов, графиков, рисунков, чертежей; n манипуляторы (устройства указания): джойстик—рычаг, мышь, трекбол— шар в оправе, световое перо и др. — для ввода графической информации на экран дисплея путем управления движением курсора по экрану с последующим кодированием координат курсора и вводом их в ПК; n сенсорные экраны — для ввода отдельных элементов изображения, программ или команд с полиэкрана дисплея в ПК.

К устройствам вывода информации относятся: n принтеры — печатающие устройства для регистрации информации на бумажный носитель; n графопостроители (плоттеры) — для вывода графической информации (графиков, чертежей, рисунков) из ПК на бумажный носитель

n Математический сопроцессор широко используется для ускоренного выполнения операций над двоичными числами с плавающей запятой, над двоично кодированными десятичными числами, для вычисления некоторых трансцендентных, в том числе тригонометрических, функций. Математический сопроцессор имеет свою систему команд и работает параллельно (совмещение во времени) с основным МП, но под управлением последнего. Ускорение операций происходит в десятки раз.

n n КЭШ память — это буферная, не доступная для пользователя быстродействующая память, автоматически используемая компьютером для ускорения операций с информацией, хранящейся в более медленно действующих запоминающих устройствах. Например, для ускорения операций с основной памятью организуется регистровая КЭШ память внутри микропроцессора (КЭШ память первого уровня) или вне микропроцессора на материн ской плате (КЭШ память второго уровня); для ускорения операций с дисковой памятью организуется КЭШ память на ячейках электронной памяти. Следует иметь в виду, что наличие КЭШ памяти емкостью 256 Кбайт увеличивает производительность ПК примерно на 20%.

ДЕ_3 Программные средства реализации информационных процессов. Базы данных

9. Понятие системного и служебного (сервисного) программного обеспечения: назначение, возможности, структура. Операционные системы Файловая структура операционных систем. Операции с файлами Технологии обработки текстовой информации Электронные таблицы Технологии обработки графической информации Средства электронных презентаций Основы баз данных и знаний Системы управления базами данных

n Программа (program, routine) — упорядоченная последовательность команд (инструкций) компьютера для решения задачи. n Программное обеспечение (sowtware) — совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов. n Задача (problem, task) —проблема, подлежащая решению. n Приложение (application) — программная реализация на компьютере решения задачи. n Сопровождение программного продукта — поддержка работоспособности программного продукта, переход на его новые версии, внесение изменений, исправление обнаруженных ошибок и т. п.

Классы программных продуктов СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПАКЕТЫ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ ИНСТРУМЕНТАРИЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ

Системное программное обеспечение Базовое программное обеспечение Операционная система Операционная оболочка Сервисное программное обеспечение Программы диагностики работоспособности компьютера Антивирусные программы Сетевая операционная система Программы обслуживания дисков Программы архивирования данных Программы обслуживания сети

Инструментарий технологии программирования Средства для создания приложений Локальные средства Интегрированные среды Языки и системы программирования Инструментальная среда пользователя Средства для создания информационных систем Встроенные в систему реализации Независимые от системы реализации

Пакеты прикладных программ Проблемно ориентированные ППП автоматизированного проектирования Методо ориентированные ППП Офисные ППП общего назначения Программные средства мультимедиа Интеллектуальные системы Настольные издательские системы

Базовое программное обеспечение: n Операционная система, n Операционная оболочка (текстовые и графические), n Сетевая операционная система. Операционная система предназначена для управления выполнением пользо вательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ. Операционные системы для персональных компьютеров делятся на: n одно и многозадачные (в зависимости от числа параллельно выполняемых приклад ных процессов); n одно и многопользовательские (в зависимости от числа пользователей, одновременно работающих с операционной системой); n непереносимые и переносимые на другие типы компьютеров; n несетевые и сетевые, обеспечивающие работу в локальной вычислительной сети ЭВМ. Сетевые операционные системы — комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Операционные оболочки — специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя.

Сервисное программное обеспечение Расширением базового программного обеспечения компьютера является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ, которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом: n программы диагностики работоспособности компьютера; n программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и вос становление зараженных файлов; n программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль сохранности файловой системы на логическом и физи ческом уровнях, сжатие дисков, создание страховых копий дисков, резервирование данных на внешних носителях и др. ; n программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия инфор мации в файлах с целью уменьшения объема памяти для ее хранения; n программы обслуживания сети. Утилиты — программы, служащие для выполнения вспомогательных опе раций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использо вания дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т. п. ).

n n Каталог – справочник файлов с указанием месторасположения на диске Файловая система – часть операционной системы, управляющая размещением и доступом к файлам и каталогам на диске (FAT 16, FAT 32, NTFS)

ДЕ_4 Модели решения функциональных и вычислительных задач

17 Моделирование как метод познания

n Модель – это некоторое представление или описание оригинала (объекта, процесса, явления), которое при определенных предложениях, гипотезах о поведении оригинала позволяет замещать оригинал для его лучшего изучения, исследования, описания его свойств.

18. Классификация и формы представления моделей

Классификацию моделей проводят по различным критериям. n Модель – статическая , если среди параметров описания модели нет (явно) временного параметра. n Модель – динамическая , если среди параметров модели явно выделен временной параметр. n Модель – дискретная , если описывает поведение оригинала лишь дискретно, например в дискретные моменты времени (для динамической модели). n Модель – непрерывная , если описывает поведение оригинала на всем промежутке времени. n Модель – детерминированная , если для каждой допустимой совокупности входных параметров она позволяет определять однозначно набор выходных параметров; в противном случае – модель недетерминированная, стохастическая (вероятностная). n Модель – функциональная , если представима системой функциональных соотношений (например, уравнений). n Модель – теоретико-множественная , если представима некоторыми множествами и отношениями их элементов. n Модель – логическая , если представима предикатами, логическими функциями и отношениями. n Модель – инфрмационно-логическая, если она представима информацией о составных элементах, подмоделях, а также логическими отношениями между ними.

n n n n n Модель – игровая , если она описывает, реализует некоторую игровую ситуацию между элементами (объектами и субъектами игры). Модель – алгоритмическая , если она описана некоторым алгоритмом или комплексом алгоритмов, определяющим ее функционирование, развитие. Введение такого, на первый взгляд, непривычного типа моделей (действительно, кажется, что любая модель может быть представлена алгоритмом ее исследования), на наш взгляд, вполне обосновано, так как не все модели могут быть исследованы или реализованы алгоритмически. Модель – графовая , если она представима графом (отношениями вершин и соединяющих их ребер) или графами и отношениями между ними. Модель – иерархическая (древовидная), если она представима иерахической структурой (деревом). Модель – языковая, лингвистическая , если она представлена некоторым лингвистическим объектом, формализованной языковой системой или структурой. Иногда такие модели называют вербальными, синтаксическими и т. п. Модель – визуальная, если она позволяет визуализировать отношения и связи моделируемой системы, особенно в динамике. Модель – натурная , если она есть материальная копия оригинала. Модель – геометрическая , если она представима геометрическими образами и отношениями между ними. Модель – имитационная, если она построена для испытания или изучения, проигрывания возможных путей развития и поведения объекта путем варьирования некоторых или всех параметров модели.

19 Методы и технологии моделирования

n n Компьютерное моделирование – основа представления (актуализации) знаний как в компьютере, так и с помощью компьютера и с использованием любой информации, которую можно актуализировать с помощью ЭВМ. Разновидность компьютерного моделирования – вычислительный эксперимент, осуществляемый экспериментатором над исследуемой системой или процессом с помощью орудия эксперимента – компьютера, компьютерной технологии. Вычислительный эксперимент позволяет находить новые закономерности, проверять гипотезы, визуализировать события и т. д.

20 Информационная модель объекта

ДЕ_5 Алгоритмизация и программирование. Технологии программирования. Языки программирования высокого уровня

21. Понятие алгоритма и его свойства. Блок-схема алгоритма

Алгоритм — система точно сформулированных правил, определяющая процесс преобразования допустимых исходных данных (входной информации) в желаемый результат (выходную информацию) за конечное число шагов. Алгоритм решения задачи имеет ряд обязательных свойств: n дискретность — разбиение процесса обработки информации на более простые этапы (шаги выполнения), выполнение которых компьютером или человеком не вызывает затруднений; n определенность алгоритма — однозначность выполнения каждого отдельного шага преобразования информации; n выполнимость — конечность действий алгоритма решения задач, позволяющая получить желаемый результат при допустимых исходных данных за конечное число у шагов; n массовость — пригодность алгоритма для решения определенного класса задач.

22. Программы линейной структуры. Операторы ветвления. Операторы цикла

УСЛОВНЫЙ ОПЕРАТОР Полная форма if <условие> then <команда, выполняемая при выполнении условия> else <команда, выполняемая при невыполнении условия>; . Краткая форма if <условие> then <команда, выполняемая при исполнении условия>;

ЦИКЛ С ПРЕДУСЛОВИЕМ while <условие продолжения повторения> do begin <повторяемая команда номер 1>; <повторяемая команда номер 2>; . . . <повторяемая команда номер N> end;

ЦИКЛ С ПАРАМЕТРОМ for <переменная> : = <начальное значение переменной> to <конечное ее значение> do begin <повторяемая команда номер 1>; <повторяемая команда номер 2>; . . . <повторяемая команда номер N> end; .

23. Понятие о структурном программировании. Модульный принцип программирования. Подпрограммы. Принципы проектирования программ сверху - вниз и снизу вверх

n Нисходящим проектированием алгоритмов, проектированием алгоритмов "сверху вниз" или методом последовательной (пошаговой) нисходящей разработки алгоритмов называется такой метод составления алгоритмов, когда исходная задача (алгоритм) разбивается на ряд вспомогательных подзадач (подалгоритмов), формулируемых и решаемых в терминах более простых и элементарных операций (процедур). Последние, в свою очередь, вновь разбиваются на более простые и элементарные, и так до тех пор, пока не дойдём до команд исполнителя. В терминах этих команд можно представить и выполнить полученные на последнем шаге разбиений подалгоритмы (команд системы команд исполнителя).

n Восходящий метод , наоборот, опираясь на некоторый, заранее определяемый корректный набор подалгоритмов, строит функционально завершенные подзадачи более общего назначения, от них переходит к более общим, и так далее, до тех пор, пока не дойдем до уровня, на котором можно записать решение поставленной задачи. Этот метод известен как метод проектирования "снизу вверх".

n Структурные принципы алгоритмизации (структурные методы алгоритмизации) – это принципы формирования алгоритмов из базовых структурных алгоритмических единиц (следование, ветвление, повторение), используя их последовательное соединение или вложение друг в друга с соблюдением определённых правил, гарантирующих читабельность и исполняемость алгоритма сверху вниз и последовательно.

n Модуль – это некоторый алгоритм или некоторый его блок, имеющий конкретное наименование, по которому его можно выделить и актуализировать. Иногда модуль называется вспомогательным алгоритмом, хотя все алгоритмы носят вспомогательный характер. Это название имеет смысл, когда рассматривается динамическое состояние алгоритма; в этом случае можно назвать вспомогательным любой алгоритм, используемый данным в качестве блока (составной части) тела этого динамического алгоритма. Используют и другое название модуля – подалгоритм. В программировании используются синонимы – процедура, подпрограмма.

Свойства модулей: n функциональная целостность и завершенность (каждый модуль реализует одну функцию, но реализует хорошо и полностью); n автономность и независимость от других модулей (независимость работы модуля преемника от работы модуля предшественника; при этом их связь осуществляется только на уровне передачи/приема параметров и управления); n эволюционируемость (развиваемость); n открытость для пользователей и разработчиков (для модернизации и использования); n корректность и надежность; n ссылка на тело модуля происходит только по имени модуля, то есть вызов и актуализация модуля возможны только через его заголовок.

n n n n Свойства (преимущества) модульного проектирования алгоритмов: возможность разработки алгоритма большого объема (алгоритмического комплекса) различными исполнителями; возможность создания и ведения библиотеки наиболее часто используемых алгоритмов (подалгоритмов); облегчение тестирования алгоритмов и обоснования их правильности ; упрощение проектирования и модификации алгоритмов ; уменьшение сложности разработки (проектирования) алгоритмов (или комплексов алгоритмов); наблюдаемость вычислительного процесса при реализации алгоритмов

n n Глобальные объекты это типы данных, константы и переменные, объявленные в начале программы до объявления любых подпрограмм. Эти объекты будут видны во всей программе, в том числе и во всех ее подпрограммах. Глобальные объекты существуют на протяжении всего времени работы программы. Локальные объекты объявляются внутри какой нибудь подпрограммы и "видны" только этой подпрограмме и тем подпрограммам, которые были объявлены как внутренние для нее. Локальные объекты не существуют, пока не вызвана подпрограмма, в которой они объявлены, а также после завершения ее работы.

24. Объектно-ориентированное программирование

Объект (Object) – это n осязаемый или видимый предмет; n нечто, воспринимаемое мышлением (например, облако инертного газа), или то, на что направлена мысль или действие; n опознаваемый предмет, блок или сущность (реальная или абстрактная), имеющие важное функциональное значение в определенной области.

Состояние (State) объекта характеризуется перечнем всех возможных (обычно статических) его свойств (Property) и их текущими значениями (обычно динамическими, т. е. изменяющимися во времени). Поведение характеризует то, как один объект воздействует на другие объекты или как он подвергается их воздействию в постоянно меняющихся условиях

Класс (Class) объединяет объекты, близкие по своей структуре и поведению, хотя каждый из них может отличаться от других объектов этого класса своим поведением и состоянием. Итак, каждый объект это представитель (экземпляр) класса. Поэтому термины экземпляр класса и объект являются взаимозаменяемыми. Синонимом понятия класс является также понятие тип (Type)

Наследование означает такое соотношение между классами, когда один класс использует структурную и/или функциональную части одного или нескольких классов. В первом случае возникает простое наследование, во втором — множественное наследование. родительский класс (Parent Class) или предок (Parent) потомок (Child) или дочерний класс (Child Class)

Под полиморфизмом понимается возможность употребления одного имени (объявления переменной) для использования его разными классами, которые являются потомками одного, общего для них всех класса (суперкласса). n Инкапсуляция — это то, что объект хранит в себе как данные (Data), определяющие его свойства, так и методы (Method), то есть процедуры и функции обработки этих данных.

25. Интегрированные среды программирования

n Основное назначение – повышение производительности труда программиста, автоматизация создания кодов программ, обеспечивающих интерфейс пользователя графического типа (например, Delphi)

22. Этапы решения задач на компьютере

n n n n Постановка задачи Построение модели Разработка алгоритма Анализ алгоритма Составление программы Эксплуатация программы Анализ результатов Документирование

23. Эволюция и классификация языков программирования. Основные понятия языков программирования

Язык считается тем более высокого уровня, чем более он близок к языку естественному, и считается тем более низкого уровня, чем он ближе к языкам, реализуемым аппаратно, машинным. Охарактеризуем эти уровни алгоритмических языков: n языки запросов (непроцедурные языки) предназначены для осуществления диалога с некоторым пакетом прикладных программ, — это языки имитационного моделирования, в частности язык SLAM и др. ; n языки высокого уровня (проблемно ориентированные языки) предназначены для решения определенного, но достаточно широкого класса задач, например, вычислительного характера или обработки текстов (символов) — это, к примеру, языки FORTRAN, BASIC, LISP и др. ; n ассемблеры (семейство языков), предназначены для укрупнения и символической (мнемонической) записи машинных команд; n языки микроопераций (языки разработки микропрограмм) — собственно говоря, это и есть языки машинных операций.

n n n n n ФОРТРАН, язык научно технических расчетов, разработан в 1955 году фирмой IBM; АЛГОЛ, язык вычислительного характера, разработан в 1960 году Международным комитетом ученых; БЕЙСИК, простой язык для начинающих, разработан в 1965 году в Дортмунде; ПАСКАЛЬ, разработан в качестве языка учебного и исследовательского характера в 1969 году в Цюрихе Н. Виртом; СИ, разработан лабораторией BELL (США, 1972 г. ) в качестве языка поддержки и программирования ОС UNIX; ПРОЛОГ, язык логического программирования, разработан Колмероэ в 1971 1973 годах; JAVA – язык WWW приложений; ПИТОН (ПАЙТОН), разработан в начале 1990 х годов Гвидо ван Россумом и является простым объектно ориентированным языком, расширяемым, совершенствуемым пользователями; JAVA – язык, ориентированный на сеть Интернет и серверы WWW; рассмотрим этот язык подробнее ниже; HTML, предложен Тимом Бернерсом Ли в 1989 году в качестве поддержки WWW документов.

n Существует два основных режима трансляции: компиляция и интерпретация. При интерпретации перевод на язык машины и выполнение каждой команды исходной программы осуществляется последовательно, покомандно, а полученная машинная программа пригодна только для одноразового решения задачи; данные вводятся при этом по мере трансляции. При компиляции до выполнения программы осуществляется полный перевод всей программы на машинный язык ЭВМ, затем полученная программа редактируется и загружается со всеми необходимыми для выполнения транслированной программы программами ОС в память ЭВМ и получается так называемый загрузочный модуль. Загрузочный модуль пригоден для многократного использования без повторной трансляции.

Системы программирования включают: n компилятор/интерпретатор; n интегрированную среду разработчика программ; n отладчик; n средства оптимизации кода программ; n набор библиотек (возможно с исходными текстами программ); n редактор связей; n сервисные средства (утилиты) для работы с библиотеками, текстовыми и двоичными файлами; n справочные системы; n документатор исходного кода программы; n систему поддержки и управления проектом программного комплекса.

n n n Тестирование алгоритма – это проверка правильности или неправильности работы алгоритма на специально заданных тестах или тестовых примерах – задачах с известными входными данными и результатами (иногда достаточны их приближения). Тестовый набор должен быть минимальным и полным, то есть обеспечивающим проверку каждого отдельного типа наборов входных данных, особенно исключительных случаев. Тестирование алгоритма не может дать полной (100% ой) гарантии правильности алгоритма для всех возможных наборов входных данных, особенно для достаточно сложных алгоритмов. Полную гарантию правильности алгоритма может дать описание работы и результатов алгоритма с помощью системы аксиом и правил вывода или верификация алгоритма.

n n n Трассировка – это метод пошаговой фиксации динамического состояния алгоритма на некотором тесте. Часто осуществляется с помощью трассировочных таблиц, в которых каждая строка соответствует определённому состоянию алгоритма, а столбец – определённому состоянию параметров алгоритма (входных, выходных и промежуточных). Трассировка облегчает отладку и понимание алгоритма. Процесс поиска и исправления (явных или неявных) ошибок в алгоритме называется отладкой алгоритма. Некоторые (скрытые, труднообнаруживаемые) ошибки в сложных программных комплексах могут выявиться только в процессе их эксплуатации, на последнем этапе поиска и исправления ошибок – этапе сопровождения. На этом этапе также уточняют и улучшают документацию, обучают персонал использованию алгоритма (программы).

ДЕ_6 Локальные и глобальные сети ЭВМ. Методы защиты информации

n n Сетевые технологии обработки данных Основы компьютерной коммуникации. Сетевой сервис и сетевые стандарты. Программы для работы в сети Интернет Защита информации в локальных и глобальных компьютерных сетях

Компьютерный вирус — это специально написанная, небольшая по размерам программа (т. е. некоторая совокупность выполняемого кода), которая может «приписывать» себя к другим программам ( «заражать» их), создавать свои копии и внедрять их в файлы, системные области компьютера и т. д. , а также выполнять различные; нежелательные действия на компьютере.

Своим названием компьютерные вирусы обязаны определенному сходству с биологическими вирусами по: способности к саморазмножению; высокой скорости распространения; избирательности поражаемых систем (каждый вирус поражает только определенные системы или однородные группы систем); способности «заражать» еще незараженные системы; трудности борьбы с вирусами и т. д.

Классификация вирусов по среде обитания СЕТЕВЫЕ – распространяются по компьютерной сети ФАЙЛОВЫЕ – внедряются в выполняемые файлы ЗАГРУЗОЧНЫЕ – внедряется в загрузочный сектор диска

Классификация вирусов по способу заражения РЕЗИДЕНТНЫЕ – находятся в памяти, активны до включения компьютера НЕРЕЗИДЕНТНЫЕ – не заражают память, являются активными ограниченное время

Классификация вирусов по деструктивным возможностям БЕЗВРЕДНЫЕ – практически не влияют на работу, уменьшают свободную память на диске в результате своего размножения НЕОПАСНЫЕ – уменьшают свободную память, создают звуковые, графические и другие эффекты ОПАСНЫЕ – могут привести к серьезным сбоям в работе ОЧЕНЬ ОПАСНЫЕ – могут привести к потере программ или системных данных

Классификация вирусов по особенностям алгоритма вируса ВИРУСЫ «СПУТНИКИ» – вирусы, не изменяющие файлы, создают для ЕХЕ файлов файлы спутники с расширением СОМ ВИРУСЫ «ЧЕРВИ» – распространяются по сети, рассылают свои копии, вычисляя сетевые адреса «ПАРАЗИТИЧЕСКИЕ» – изменяют содержимое дисковых секторов или файлов «СТЕЛС» ВИРУСЫ – перехватывают обращения DOS к пораженным файлам или секторам и подставляют вместо себя незараженные участки ВИРУСЫ ПРИЗРАКИ – не имеют ни одного постоянного участка кода, труднообнаруживаемы, основное тело вируса зашифровано МАКРОВИРУСЫ – пишутся не в машинных кодах, а на Word. Basic, живут в документах Word, переписывают себя в Normal. dot

Антивирусные программы ПРОГРАММЫ ДЕТЕКТОРЫ осуществляют поиск характерной для конкретного вируса последовательности байтов в оперативной памяти и в файлах и при обнаружении выдают соответствующее сообщение. ПРОГРАММЫ ДОКТОРА (фаги) не только находят зараженные вирусами файлы, но и «лечат» их, т. е. удаляют из файла тело программы вируса, возвращая файлы в исходное состояние. ПРОГРАММЫ РЕВИЗОРЫ запоминают исходное состояние программ, каталогов и системных областей диска тогда, когда компьютер не заражен вирусом, а затем периодически сравнивают текущее состояние с исходным. ПРОГРАММЫ ФИЛЬТРЫ предназначены для обнаружения подозрительных действий при работе компьютера, характерных для вирусов. ВАКЦИНЫ модифицирует программу или диск таким образом, чтобы это не отражалось на их работе, а вирус будет воспринимать их зараженными и поэтому не внедриться.

Признаки проявления вируса n n n прекращение работы или неправильная работа ранее успешно функционировавших программ; медленная работа компьютера; невозможность загрузки операционной системы; исчезновение файлов и каталогов или искажение их содержи мого; изменение даты и времени модификации файлов; изменение размеров файлов; неожиданное значительное увеличение количества файлов на диске; существенное уменьшение размера свободной оперативной памяти; вывод на экран непредусмотренных сообщений или изображе ний; подача непредусмотренных звуковых сигналов; частые зависания и сбои в работе компьютера.

32. Защита информации в локальных и глобальных компьютерных сетях

n Информационная безопасность информационной системы – защищенность информации, обрабатываемой компьютерной системой, от внутренних (внутрисистемных) или внешних угроз, то есть состояние защищенности информационных ресурсов системы, обеспечивающее устойчивое функционирование, целостность и эволюцию системы. К защищаемой информации (информационным ресурсам системы) относятся электронные документы и спецификации, программное обеспечение, структуры и базы данных и др.

n Электpонной (цифpовой) подписью (ЭЦП) называется пpисоединяемое к тексту его кpиптогpафическое пpеобpазование, котоpое позволяет пpи получении текста дpугим пользователем пpовеpить автоpство и подлинность сообщения. К ЭЦП предъявляются два основных требования: легкость проверки подлинности подписи; высокая сложность подделки подписи.

Полезные ссылки n n n журнал «Нефтяное хозяйство» http: //www. oil industry. ru/ Современные информационные технологии в нефтяной и газовой промышленности" Отрасль