Экзаменационные билеты по информатике. 2000/2001 учебный год. Билет №1



страница6/8
Дата14.04.2017
Размер1.22 Mb.
Просмотров596
Скачиваний0
ТипЭкзаменационные билеты
1   2   3   4   5   6   7   8

Билет № 8

Информация и управление. Замкнутые и разомкнутые системы управления, назначение обратной связи.

Преобразование, целенаправленная обработка информации — важнейший из информационных процессов.

Преобразование информации о состоянии окружающей среды, выбор на основе этой информации наиболее целесообразного поведения — постоянная функция мозга и нервной системы человека или животного. Решение задачи, встающей перед человеком в любом виде его деятельности, — также процесс преобразования исходной информации в информацию, отражающую результат решения этой задачи. Преобразование, анализ информации — основа выбора решений, процессов управления в любой области.

Рассмотрим с этих позиций, как осуществляется процесс управления на примере управления автомобилем.

В процессе управления человек с помощью органов чувств воспринимает информацию об окружающей среде (состояние дороги, дорожные знаки, сигналы светофора, наличие встречного транспорта, пешеходов и т.д.). Эта информация через органы чувств передается в мозг человека, где преобразуется в другую информацию — последовательность сигналов, передающихся по нервным путям и управляющих движением ног и рук водителя, воздействующих на руль, сцепление, тормоза и другие устройства автомобиля.

Этот пример показывает, что без информации, ее передачи, преобразования и использования управление невозможно. В основе любого процесса управления лежат информационные процессы.

В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух систем — управляющей и управляемой. Если они соединены каналами прямой и обратной связи, то такую систему называют замкнутой или системой с обратной связью.
По каналу прямой связи передаются сигналы (команды) управления, вырабатываемые в управляющем органе. Подчиняясь этим командам управляемый объект осуществляет свои рабочие функции. В свою очередь, управляемый объект соединен с управляющим органом каналом обратной связи, по которому поступает информация о состоянии управляемого объекта. В управляющем органе эта информация используется для выработки новых сигналов управления, направляемых к управляемому объекту.

Рассмотрим простейший пример управления — поддержание постоянно заданной температуры в электрической печи (или термостате). Выполняя эту задачу вручную (без применения средств автоматики), человек должен:



  1. наблюдать за показаниями термометра,

  2. сравнивать эти показания с заданной температурой и

  3. при наличии разности между заданным и наблюдаемым значениями передвигать ползунок регулируемого реостата, изменяя силу тока и температуру электронагревательного прибора таким образом, чтобы эта разность стремилась к нулю.

Структура автоматической системы, предназначенной для решения такой задачи, сводится к схеме, изображенной на рисунке.
Датчик (измерительный орган) измеряет величину, подлежащую регулированию (температуру) и преобразует ее в другую величину, более удобную для использования в управляющем органе. Последний воспринимает эту информацию, сравнивает ее с заданным значением и при наличии расхождения передает соответствующую команду на исполнительный орган, который и восстанавливает заданное значение регулируемой величины (в нашем случае — температуры). В качестве исполнительных органов используются устройства, непосредственно воздействующие на технологический процесс (двигатели, электромагниты и т. п.).

Такие системы представляют собой типичный пример систем автоматического регулирования.



Основные принципы структурного программирования.

Рост затрат на разработку программного обеспечения заставил искать такую технологию разработки программ, которая позволила бы:

а) получать надежные программные продукты, т. е. программный код, без ошибок;

б) поручать разработку программы коллективу программистов (увеличение количества разработчиков, как правило, не приводило к сокращению времени разработки программ).

Реализация этих требований привела с одной стороны к появлению доказательного программирования. Это означает, что правильность программы должна быть по возможности доказана. Кроме того, был предложен стиль программирования, который обеспечил бы выполнение этих требований. Программа должна быть понятна коллегам-программистам и должна допускать повторное использование, должна допускать модификации таким образом, чтобы изменения в тексте программы касались бы не всего текста, а отдельных фрагментов.

Ключевая идея структурного программирования — отражение внутренней структуры алгоритма в структуре текста программы. Например, следуя Н. Вирту, реализуем алгоритм Евклида поиска наибольшего общего делителя двух целых чисел (НОД), который состоит в замене большего из двух чисел на их разность до тех пор, пока числа не станут равными. Тогда полученное число и есть искомый НОД.

Первый набросок выглядит так:

WHILE х #у DO

«заменить большее из х и у на их разность»

WEND

Здесь символ «#» означает «не равно». Заменим теперь текст в кавычках на предложения формального языка:



WHILE х #у DO

IF х > у THEN

х : = х — у

ELSE у: = у — х

END IF

WEND

Иерархия операторов в данном фрагменте текста отражает структуру алгоритма. Первый набросок — это один оператор, который содержит другой — подчиненный «оператор» (текст в кавычках). В формальном тексте этот внутренний оператор детализирован.

Развитие идей структурного программирования привело к появлению модульного программирования. Программа разбивается на модули, соответствующие иерархии абстракций. Каждый модуль с точки зрения его внешнего функционирования соответствует какой-либо абстракции, например, операция ввода-вывода; при этом нам совершенно безразлично внутреннее устройство модуля. Более того, внутреннее устройство модуля должно быть скрыто. Такое скрытие внутренней информации модуля, защищенность от внешнего доступа, с одной стороны, гарантирует правильность функционирования модуля, с другой стороны, предоставляет возможность изменения в случае необходимости только этого модуля без изменения остальных модулей.

С внедрением в широкую практику разработки программ объектно-ориентированного программирования, впитавшего в себя идеи структурного и модульного программирования, структурное программирование стало фактом истории информатики.


Билет № 9

Текстовый редактор, назначение и основные функции.

Для работы с текстами на компьютере используются программные средства, называемые текстовыми редакторами или текстовыми процессорами. Существует большое количество разнообразных текстовых редакторов, различающихся по своим возможностям, — от очень простых учебных до мощных, многофункциональных программных средств, называемых издательскими системами, которые используются для подготовки к печати книг, журналов и газет. Наиболее известны среди пользователей IBM-совместимых компьютеров текстовые редакторы Lexicon и Word for Windows.

Основное назначение текстовых редакторов — создавать текстовые файлы, редактировать тексты, просматривать их на экране, изменять формат текстового документа, распечатывать его на принтере.

Набираемый на клавиатуре компьютера текст воспроизводится на экране дисплея в рабочем поле редактора. Специальный значок — курсор указывает то место на экране, на которое пользователь в данный момент может оказывать воздействие (создавать, изменять символы и т.д.) с помощью редактора. Работая с текстовым редактором, можно получить на экране информацию о текущем состоянии курсора, т. е. его координатах на экране (номер строки и позиции в строке), а также о номере страницы текста, его формате, используемом шрифте и т.д.

Интерфейс практически каждого текстового редактора позволяет иметь на экране меню команд

управления редактором — изменение режимов работы, обращение за помощью, форматирование текста, печати и т. д. Как правило, меню имеет не только текстовую форму, но и форму пиктограмм, указывающих на выполняемую команду.

Функциональные возможности большинства современных текстовых редакторов позволяют пользователю выполнять следующие операции: набирать текст с клавиатуры;

• исправлять символы, вставлять новый символ на место ошибочного;

• вставлять и удалять группы символов в пределах строк, не набирая заново всю строку, а сдвигая часть ее влево/вправо в режиме вставки;

• копировать фрагмент текста, используя определенную часть памяти — так называемый «буфер» (или «карман», как говорят программисты) для временного хранения копируемых фрагментов текста;

° удалять одну или несколько строк, копировать и перемещать их в другое место текста;

• раздвигать строки набранного текста, чтобы вставить туда новый фрагмент;

• вставлять фрагменты из других текстов, просматривать тексты и обнаруживать встречающиеся в этом тексте слова или группы слов, заранее выделенных пользователем;

сохранять набранный текст (а при необходимости и все промежуточные варианты этого текста) в виде файла на магнитном диске или другом запоминающем устройстве;

• форматировать текст (т. е. изменять длину строки, межстрочные расстояния, выравнивать текст по краю или середине строки и т.д.);

• изменять шрифты, их размер, делать выделения с помощью подчеркивания или применения различного начертания букв (курсивного, полужирного и т. п.);

° распечатывать подготовленный текст на принтере.

Большинство редакторов текста имеют также режим орфографического контроля текста. В этом случае в памяти компьютера хранится достаточно большой словарь. Благодаря этому становится возможным автоматический поиск орфографических ошибок в тексте и последующее их исправление.

Широкие возможности текстовых редакторов позволили компьютеру практически вытеснить пишущие машинки из делопроизводства, а использование компьютерных издательских систем во многом изменило организацию подготовки рукописи к изданию, автоматизировало труд людей нескольких типографских профессий — верстальщика, наборщика, корректора и др.
Основные типы и способы организации данных (переменные, массивы, списки).

Базисным понятием для обсуждения организации данных, т. е. информации, подлежащей обработке, является переменная. Обычно этот термин ассоциируется с понятием переменной величины в математике. С развитием технологии программирования первоначальное значение этого термина было расширено. Сейчас под переменной понимают идентификатор (имя), который указывает на какой-либо элемент данных, а в объектно-ориентированных языках — на объект, в котором инкапсулированы (содержатся) как данные, так и процедуры.

Почти во всех современных языках переменную следует объявить, прежде чем использовать. При объявлении переменной указывается ее тип, который определяет множество допустимых значений переменной и набор допустимых действий, которые можно совершать с этой переменной. Как правило имеются базовые типы и типы, которые может задавать пользователь. Типы условно делятся на скалярные и структурные. Переменная скалярного типа указывает на одно значение, например число или символ. Переменная структурного типа состоит из некоторого числа элементов, как бы содержит в себе множество других переменных и фиксирует их взаимосвязь.

Вот как выглядит иерархия скалярных типов (классов) в языке Смолток:


В популярном языке Java имеются следующие базовые скалярные типы: четыре целочисленных, два вещественных, символьный и логический. Во многих языках используется такой тип, как указатель. Переменная этого типа содержит физический адрес, который указывает на какую-либо другую переменную.

Структурные типы языка Смолток имеют следующую иерархию:
В языке Паскаль и родственных ему языках для создания сложных структур данных используется тип «запись», в языке С для этой же цели служит тип «структура».
Билет № 10

Графический редактор, назначение и основные функции.

В компьютерах первых поколений форма представления результатов решения задач была очень громоздкой и ненаглядной — необозримые колонки чисел или огромные таблицы. Очень часто, чтобы облегчить восприятие этой информации, приходилось вручную строить диаграммы, рисовать графики или чертежи. Известно, что в графическом виде информация становится более наглядной, лучше воспринимается человеком.

Поэтому возникла идея поручить компьютерам осуществлять графическую обработку информации. Так появились графопостроители (или плоттеры), с помощью которых компьютер смог рисовать графики, чертежи, диаграммы. Однако это был только первый шаг в компьютерной графике.

Следующим, принципиально новым шагом стало создание графических дисплеев. На графическом дисплее совокупности точек (так называемых «пикселов» — от английских слов picture element) различного цвета позволяют создавать статическое и даже динамическое (изменяющееся, движущееся) изображение.

Работой графического дисплея управляет графический адаптер, состоящий из двух частей: видеопамяти и дисплейного процессора. Видеопамять (часть ОЗУ) служит для хранения видеоинформации — двоичного кода изображения. Дисплейный процессор управляет лучами электронно-лучевой трубки дисплея в соответствии с информацией, хранящейся в видеопамяти. Дисплейный процессор непрерывно «просматривает» (50—60 раз в секунду) содержимое видеопамяти и выводит его на экран.

Появление графических дисплеев существенно расширило возможности компьютерной графики. Она стала повсеместно применяться в инженерно-конструкторской работе, архитектуре, дизайне, геодезии и картографии, полиграфии, кино, телевидении, рекламе и т. д.

Для построения, коррекции, сохранения и получения «бумажных» копий рисунков и других изображений используется специальная программа — графический редактор.

Для создания изображений в графическом редакторе используются определенные «инструменты» — линейка («отрезок»), прямоугольник, круг, эллипс и т. д. Такие инструменты, позволяющие изображать простые фигуры, называются «графическими примитивами». Это как бы простейшие элементы, из которых строится изображение. Чтобы воспользоваться инструментом, необходимо выбрать соответствующий « графический примитив » и установить курсор в ту точку экрана, где необходимо изобразить выбранную фигуру.

Функции всех графических редакторов приблизительно одинаковы (один из простейших графических редакторов для IBM-совместимых компьютеров — PaintBrush). Они позволяют пользователю:

— создавать рисунки из графических примитивов;

— применять для рисования различные цвета и «кисти» (т. е. использовать линии различной ширины и конфигурации);


  • «вырезать» рисунки или их части, временно хранить их в буфере («кармане») или запоминать на внешних носителях; — перемещать фрагмент рисунка по экрану; — «склеивать» один рисунок с другим; — увеличивать фрагмент рисунка для того, чтобы прорисовать мелкие детали;

  • добавлять к рисункам текст.

Многие графические редакторы позволяют также создавать компьютерную мультипликацию (анимацию), т. е. создавать на компьютере движущиеся изображения.

«Среда» графического редактора состоит из трех основных частей.

Инструментальная часть — набор пиктограмм, изображающих инструменты. Обычно это — «кисть» для изображения линий произвольной конфигурации, «линейка» для проведения отрезков прямых, «круг», «прямоугольник», «эллипс» для создания соответствующих фигур, «ластик» для стирания изображений, «валик» для закраски фигур, «ножницы» для вырезания фрагментов изображений. Другая часть среды — палитра для выбора цвета изображений. Наконец, третья часть — меню команд редактора. Эти части среды обычно располагаются по краям экрана. Центральная часть экрана предназначена для рабочего поля (или, как говорят, «холста»), на котором создаются изображения.

Графический редактор, как правило, имеет следующие основные режимы работы: режим выбора и настройки инструмента, режим выбора цвета, режим работы с рисунком (рисование и редактирование), режим работы с внешними устройствами.

Работая с графическим редактором, пользователь применяет не только клавиатуру, но и (для большинства современных компьютеров и редакторов) манипулятор мыть. Создавая изображения на экране компьютера, можно не только рисовать их самому, но и использовать другие изображения, например, фотографии, рисунки из книг и т. д. Для ввода такой дополнительной графической информации в компьютер используется специальное устройство — сканер.
Логические функции и их преобразования.

Во многих науках, в том числе и информатике, мы имеем дело с различными высказываниями, выражающими свойства предметов или взаимосвязи между ними.

Под высказыванием понимают повествовательное предложение, относительно которого имеет смысл говорить, истинно оно или ложно. Например, выражение «Расстояние от Москвы до Киева больше, чем от Москвы до Тулы» истинное, а выражение «4<3» — ложное.

Высказывания принято обозначать большими буквами латинского алфавита: А, В, С... и т.д. Если высказывание С истинно, то пишут С = 1, а если оно ложно, то С = О.

В алгебре высказываний над высказываниями можно производить определенные логические операции, в результате которых получаются новые высказывания. Истинность полученных высказываний зависит от истинности исходных высказываний и использованных для их преобразования логических операций.

Для образования новых высказываний наиболее часто используются логические операции, выражаемые словами «не», «и», «или».



Объединение двух (или нескольких) высказываний в одно с помощью союза «и» называется операцией, логического умножения, или конъюнкцией. Эту операцию принято обозначать знаком «л» или знаком умножения «•». Сложное высказывание АлВ истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей:

А

В

А^В

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

Объединение двух (или нескольких) высказываний с помощью союза «или» называется операцией логического сложения, или дизъюнкцией. Эту операцию обозначают знаком «v» или знаком сложения «+». Сложное высказывание AvB истинно, если истинно хотя бы одно из входящих в него высказываний. Таблица истинности для логической суммы высказываний имеет вид:

А

В

AvB

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

Присоединение частицы «не» к данному высказыванию называется операцией отрицания. Она обозначается А и читается «не АО . Если высказывание А истинно, то А ложно, и наоборот. Таблица истинности в этом случае имеет вид:

А

Ā

0

1

1

0

Помимо операций «и», «или», «не» в алгебре высказываний существует много других операций. Например, операция эквиваленции (А~В), которая имеет следующую таблицу истинности:

А

В

А~В

0

0

1

0

1

0

1

О

0

1

1

1

Другим примером может служить логическая операция импликации (А—>В), объединяющая высказывания словами «если..., то» и имеющая следующую таблицу истинности:

А

В

АВ

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

Высказывания, образованные с помощью логических операций, называются сложными. Истинность сложных высказываний можно установить, используя таблицы истинности. Например, истинность сложного высказывания Ā • В определяется следующей таблицей:

А

В

Ā

В

Ā • В

0

0

1

1

1

0

1

1

0

0

1

О

0

1

0

1

1

0

0

0

Высказывания, у которых таблицы истинности совпадают, называются равносильными. Для обозначения равносильных высказываний используют знак «=». Рассмотрим сложное высказывание (А • В) + (А • В).

Запишем таблицу истинности этого высказывания:



А

В

Ā

В

А • В

Ā • В

(Ā • В) f (А -В)

0

0

1

1

0

1

1

0

1

1

0

0

0

0

1

0

0

1

0

0

0

1

1

0

о

1

0

1

Если сравнить эту таблицу с таблицей истинности операции эквивалентности высказываний А и В, то можно увидеть, что высказывания (Ā • В) + (А • В) и А~В тождественны, т. е. А~В = (А • В) + (А • В).

В алгебре высказываний можно проводить тождественные преобразования, заменяя одни высказывания равносильными им другими высказываниями.

Исходя из определений дизъюнкции, конъюнкции и отрицания, устанавливаются свойства этих операций и взаимные распределительные свойства. Приведем примеры некоторых из этих свойств:

А = А, А • А = А, А + (В + С)_= (А + В) + С, А-В+А-В= А, А • (В~С) = А_- В -А- С^_ _ А-В=А+ В,А+В^А-В. Используя эти свойства, можно проводить тождественные преобразования, упрощения формул алгебры высказываний. Например, сложная формула (А • В+С) • (А+В)+С может быть преобразована в более простую —С • А + С • В + С.


Билет № 11

Электронные таблицы, назначение и основные функции.

Электронные таблицы (или табличные процессоры) — это прикладные программы, предназначенные для проведения табличных расчетов.

В электронных таблицах вся обрабатываемая информация располагается в ячейках прямоугольной таблицы. Отличие электронной таблицы от простой заключается в том, что в ней есть «поля»

(столбцы таблицы), значения которых вычисляются через значения других «полей», где располагаются исходные данные. Происходит это автоматически при изменении исходных данных.

Поля таблицы, в которых располагаются исходные данные, принято называть независимыми полями. Поля, где записываются результаты вычислений, называют зависимыми или вычисляемыми полями. Каждая ячейка электронной таблицы имеет свой адрес, который образуется от имени столбца и номера строки, где она расположена. Строки имеют числовую нумерацию, а столбцы обозначаются буквами латинского алфавита.

Электронные таблицы имеют большие размеры. Например, наиболее часто применяемая в IBM-совместимых компьютерах электронная таблица Excel имеет 256 столбцов и 16 384 строк. Ясно, что таблица такого размера не может вся поместиться на экране. Поэтому экран — это только окно, через которое можно увидеть только часть таблицы. Но это окно перемещается, и с его помощью можно заглянуть в любое место таблицы.

Рассмотрим, как могла бы выглядеть таблица для подсчета расходов школьников, собравшихся поехать на экскурсию в другой город.




A

В

С

D

1

Вид расходов

Количество школьников

Цена

Общий расход

2

Билеты:

6

60.00

360.00

3

Экскурсия в музей

4

2.00

8.00

4

Обед

6

10.00

60.00

5

Посещение цирка

5

20.00

100.00

6







Всего:

528.00

Всего на экскурсию едут 6 школьников, в музей собирается пойти 4 из них, а в цирк — 5. Билеты на поезд стоят 60 р., но можно поехать и на автобусе, заплатив по 48 р. Тогда появляется возможность либо увеличить затраты на обед, либо купить биле-

ты в цирк подороже, но на лучшие места. Существует и масса других вариантов распределения бюджета, отведенного на экскурсию, и все они легко могут быть просчитаны с помощью электронной таблицы.

Электронная таблица имеет несколько режимов работы: формирование таблицы (ввод данных в ячейки), редактирование (изменение значений данных), вычисление по формулам, сохранение информации в памяти, построение графиков и диаграмм, статистическая обработка данных, упорядочение по признаку.

Формулы, по которым вычисляются значения зависимых полей, включают в себя числа, адреса ячеек таблицы, знаки операций. Например, формула, по которой вычисляется значение зависимого поля в третьей строке, имеет вид: ВЗ*СЗ — число в ячейке ВЗ умножить на число в ячейке СЗ, результат поместить в ячейку D3.

При работе с электронными таблицами пользователь может использовать и так называемые встроенные формулы (в Excel их имеется около 400), т. е. заранее подготовленные для определенных расчетов и внесенные в память компьютера.

Большинство табличных процессоров позволяют осуществлять упорядочение (сортировку) таблицы по какому-либо признаку, например, по убыванию. При этом в нашей таблице на первом месте (во второй строке) останется расход на покупку билетов (максимальное значение — 360 р.), затем (в третьей строке) окажется расход на посещение цирка (100 р.), затем расходы на обед (60 р.) и наконец в последней строке — расходы на посещение музея (минимальное значение —8 р.).

В электронных таблицах предусмотрен также графический режим работы, который дает возможность графического представления (в виде графиков, диаграмм) числовой информации, содержащейся в таблице.

Электронные таблицы просты в обращении, быстро осваиваются непрофессиональными пользователями компьютера и во много раз упрощают и ускоряют работу бухгалтеров, экономистов, ученых, конструкторов и людей целого ряда других профессий чья деятельность связана с постоянными расчетами.



Основные логические операции («И», «ИЛИ», «НЕ»).

В алгебре высказываний рассматривают в качестве основных три логические операции: дизъюнкции, конъюнкции и отрицания.

Объединение двух (или нескольких) высказываний в одно с помощью союза «и» называется операцией логического умножения или конъюнкцией. Эту операцию принято обозначать знаком «л» или знаком умножения « • ». Сложное высказывание А/\В истинно только в том случае, когда истинны оба входящих в него высказывания. Истинность такого высказывания задается следующей таблицей:

А О О


АлВ О О О

Объединение двух (или нескольких) высказываний с помощью союза «или» называется операцией логического сложения, или дизъюнкцией. Эту операцию обозначают знаком «v» или знаком сложения «+». Сложное высказывание AvB истинно, если истинно хотя бы одно из входящих в него высказываний. Таблица истинности для логической суммы высказываний имеет вид:

А О О

AvB О


Присоединение частицы «не» к данному высказыванию называется операцией отрицания. Она обозначается А и читается «не А». Если высказывание А истинно, то А ложно, и наоборот. Таблица истинности в этом случае имеет вид:

А

А

0

1

1

0

Эти логические операции принято называть основными, потому что через них можно выразить любые другие логические операции. Например, операция импликации (А—>В), таблица истинности которой имеет вид:

А

В

А->В

0

0

1

0

1

1

1

0

0

1

1

1

может быть представлена как дизъюнкция не А и

В, т.е. _ А->В =AvB.

Еще одна логическая операция, называемая эк-виваленцией (А~В), имеет следующую таблицу ис-

тинности:



А

В

А~В

0

0

1

0

1

0

1

О

0

1

1

1

и может быть представлена в виде дизъюнкции двух высказываний (А-В) и (А- В), т. е. А~В = (А • B)v(A • В).

В вычислительной технике для построения более сложных логических устройств используются три основных логических элемента — «И», «ИЛИ», «НЕ», которые реализуют три основных логических операции: дизъюнкции (элемент «ИЛИ»), конъюнкции (элемент «И») и отрицания (элемент «НЕ»).

Благодаря тому что любая логическая операция может быть представлена с помощью трех основных логических операций, набора элементов «И», «ИЛИ» и «НЕ» в принципе достаточно для построения любого устройства процессора компьютера.

Рассмотрим в качестве примера, как может быть построен двоичный сумматор (т. е. устройство для сложения чисел в двоичной системе счисления) из элементов «И», «ИЛИ» и «НЕ».

Вспомним, что при сложении чисел образуется сумма в данном разряде и перенос в соседний старший разряд. Поэтому мы имеем дело с двумя разными логическими операциями: суммирование в одном разряде (обозначим эту операцию как S) и перенос {Р) в другой разряд. Таблицы истинности этих логических операций имеют следующий вид:

числоА

число В

сумма S

перенос Р

0

0

0

0

0

1

1

0

1

0

1

0

1

1

0

1

Сумма двоичных чисел А и В в данном разряде равна 1, когда одно из слагаемых равно 1. Если оба слагаемых равны 1, то сумма в данном разряде равна 0, но образуется перенос в соседний старший разряд.

Нетрудно увидеть, что операция переноса Р представляет собой конъюнкцию А и В, т. е. Р = А/\В. Операцию S можно представить следующим образом: S = (A ' B)v{A • В).

66

Из формул операций S и Р видно, что одноразрядный двоичный сумматор должен состоять из трех элементов «И», двух элементов «НЕ» и одного элемента «ИЛИ». Логическая схема сумматора будет иметь следующий вид:



Билет № 12

Система управления базами данных (СУБД). Назначение и основные функции.

Системы управления базами данных (СУБД) используются для упорядоченного хранения и обработки больших объемов информации. В процессе упорядочения информации СУБД генерируют базы данных, а в процессе обработки сортируют информацию и осуществляют ее поиск.

Информация в базах данных структурирована на отдельные записи, которыми называют группу связанных между собой элементов данных. Характер связи между записями определяет два основных типа организации баз данных: иерархический и реляционный.

В иерархической базе данных записи упорядочиваются в определенную последовательность, как ступеньки лестницы, и поиск данных может осуществляться последовательным «спуском» со ступени на ступень. Иерархическая база данных по своей структуре соответствует структуре иерархической файловой системы.

Реляционная база данных, по сути, представляет собой двумерную таблицу. Под записью здесь понимается строка двумерной таблицы, элементы которой образуют столбцы таблицы. В зависимости от типа данных столбцы могут быть числовые, текстовые или содержать дату. Строки таблицы нумеруются.

Работа с СУБД начинается с создания структуры базы данных, т. е. с определения:



  • количества столбцов;

  • названий столбцов;

  • типов столбцов (текст/число/дата);

  • ширины столбцов.

Рассмотрим структуру базы данных на примере базы данных Процессоры.

Количество столбцов — 5.

Названия и типы столбцов: Тип процессора (текст), Год создания (дата). Частота (число). Разрядность по данным (число). Разрядность по адресу (число). Ширина каждого столбца устанавливается пользователем в соответствие с удобством представления данных на экране.

Структура созданной базы данных может быть впоследствии изменена (добавлены/удалены столбцы, изменены их названия и т. д.).



Тип

процессора

Год

создания

Частота

Разрядность

по данным

Разрядность

по адресу

В созданную «пустую» базу данных необходимо занести записи и при необходимости их редактировать. Обычно предусмотрены следующие режимы:

  • добавление записи;

  • удаление записи;

  • редактирование записи.

Внесем в базу шесть записей, характеризующих технические характеристики различных процессоров. Каждая запись состоит из пяти данных различных типов.

Тип процессора

Год создания

Частота

Разрядность по данным

Разрядность по адресу

8086

1978

12

16

20

80286

1982

20

16

24

80386

1985

40

32

32

80486

1989

100

32

32

Pentium

1993

200

64

32

Pentium II

1997

300

64

32

Занесенную в базу данных информацию можно обрабатывать, а именно — осуществлять следующие операции:

  • сортировка по любому столбцу (по возрастанию/ убыванию чисел, символьных строк, дат);

  • поиск по любому столбцу с различными условиями (равно, больше, меньше и т. д.).

Так, в результате выполнения сортировки по убыванию по столбцу Год создания порядок записей изменится на противоположный.

Могут осуществляться вложенные сортировки, т. е. сортировка 1 уровня по одному столбцу, внутри нее сортировка 2 уровня по другому столбцу и т. д.

В результате выполнения операции поиска по столбцу Разрядность по данным с условием "= 32" будут найдены две записи (80386 и 80486).

Могут осуществляться операции сложного поиска, когда задаются несколько условий по разным столбцам. В результате будут найдены записи, удовлетворяющие всем заданным условиям.

Созданные базы данных можно записывать/считывать с диска и распечатывать на принтере. Это же относится к результатам операций сортировки и поиска.

Вид представления записей на экране может быть не только табличным, но и картотечным.

В последнем случае каждая запись выводится в виде определенной формы. Структура формы одинакова для всех записей, причем название полей соответствует названиям столбцов табличной формы представления базы данных, а их расположение задается пользователем.

Так, первая запись базы данных Процессор в виде формы может выглядеть следующим образом:









Тип процессора:

18086

Год создания:

1978




Частота:

12




Разрядность по данным:

16




Разрядность по адресу:

20




Информация. Вероятностный подход к измерению количества информации.

Информация, безусловно, является ключевым понятием в курсе информатики. Слово information — латинского происхождения и означает — сведение, разъяснение, ознакомление.

Очень трудно из-за многозначности понятия «информация» дать его четкое определение, можно лишь попытаться выразить его через другие известные понятия. Можно выделить, по крайней мере, четыре различных подхода к определению понятия «информация».

В первом, «обыденном», слово информация применяется как синоним интуитивно понимаемых слов: сведения, знания, сообщение, осведомление о положении дел.

Во втором, «кибернетическом», понятие информация используется для характеристики управляющего сигнала, передаваемого по линии связи.

В третьем, «философском», понятие информация тесно связано с такими понятиями, как взаимодействие, отражение, познание.

Наконец, в четвертом, «вероятностном», информация вводится как мера уменьшения неопределенности и позволяет количественно измерять информацию, что чрезвычайно важно для информатики как технологической науки.

Количество информации в этой теории определяется по следующей формуле, введенной К. Шенноном:



где:


I — количество информации,

n — количество возможных событий,

pi — вероятности отдельных событий.

Пусть потенциально может осуществиться некоторое множество событий (n), каждое из которых может произойти с некоторой вероятностью (pi), т. е. существует неопределенность. Предположим, что одно из событий произошло, неопределенность уменьшилась, вернее, наступила полная определенность. Количество информации (I) является мерой уменьшения неопределенности.

Для частного, но широко распространенного случая, когда события равновероятны (pi = 1/ n), величина количества информации I принимает максимальное значение:

Для измерения количества информации нужна единица измерения. За единицу количества информации приняли такое количество информации, при котором неопределенность уменьшается в два раза, т. е., например, когда в простейшем случае из двух возможных событий реализуется одно:



I = log22 = 1 бит.

Эта единица измерения информации получила название бит (bit — от английского словосочетания BInary digiT).

Например, при бросании монеты существует два равновероятных исхода (события): «орел» или «решка». Монета упала, событие произошло, количество информации равно 1 бит.

В детской игре «Угадай число» первый игрок загадывает число (например, в диапазоне от 1 до 100), второй задает вопросы типа: «Число больше 50?» Ответ («да» или «нет») несет информацию 1бит, т. к. неопределенность (количество возможных событий) уменьшается в два раза. Оптимальная стратегия отгадывания состоит в делении на каждом шаге массива возможных чисел пополам. Действительно, именно в случае равновероятных событий (одинаковых по объему массивов чисел) количество информации, которое несет ответ, максимально.

Рассмотрим двоичное представлением информации, которое производится с помощью двух цифр (0 и 1), с точки зрения вероятностного подхода к измерению количества информации. Цифры 0 и 1 можно рассматривать как два равновероятных события. Следовательно, при записи одного двоичного разряда происходит одно из двух возможных событий и, следовательно, один двоичный разряд содержит количество информации, равное 1 биту. Два двоичных разряда несут соответственно 2 бита информации и т.д., т.е. каждый разряд двоичного числа содержит 1 бит информации.
Билет № 13

Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов. Возможность автоматизации деятельности человека.

Каждый из нас постоянно встречается с множеством задач от самых простых и хорошо известных до очень сложных. Для многих задач существуют определенные правила (инструкции, предписания), объясняющие исполнителю, как решать данную задачу. Эти правила человек может изучить заранее или сформулировать сам в процессе решения задачи. Такие правила принято называть алгоритмами.

Под алгоритмом понимают понятное и точное предписание (указание) исполнителю совершить определенную последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или решение поставленной задачи.

Слово алгоритм происходит от algorithmi — латинской формы написания имени великого математика IX в. аль-Хорезми, который сформулировал правила выполнения арифметических действий. Первоначально под алгоритмами и понимали только правила выполнения четырех арифметических действий над многозначными числами. В дальнейшем это понятие стали использовать вообще для обозначения последовательности действий, приводящих к решению поставленной задачи.

Рассмотрим пример алгоритма для Нахождения середины отрезка при помощи циркуля и линейки.

Алгоритм деления отрезка АВ пополам:

1) поставить ножку циркуля в точку А;

2) установить раствор циркуля равным длине отрезка АВ;

3) провести окружность;

4) поставить ножку циркуля в точку В;

5) провести окружность;

6) через точки пересечения окружностей провести прямую;

7) отметить точку пересечения этой прямой с отрезком АВ.

Каждое указание алгоритма предписывает исполнителю выполнить одно конкретное законченное действие. Исполнитель не может перейти к выполнению следующей операции, не закончив полностью выполнения предыдущей. Предписания алгоритма надо выполнять последовательно одно за другим, в соответствии с указанным порядком их записи. Выполнение всех предписаний гарантирует правильное решение задачи. Данный алгоритм будет понятен исполнителю, умеющему работать с циркулем и знающему, что такое поставить ножку циркуля, провести окружность и т. д.

Анализ примеров различных алгоритмов показывает, что запись алгоритма распадается на отдельные указания исполнителю выполнить некоторое законченное действие. Каждое такое указание называется командой. Команды алгоритма выполняются одна за другой. После каждого шага исполнения алгоритма точно известно, какая команда должна выполняться следующей.

Поочередное выполнение команд алгоритма за конечное число шагов приводит к решению задачи, к достижению цели. Разделение выполнения решения задачи на отдельные операции (выполняемые исполнителем по определенным командам) — важное свойство алгоритмов, называемое дискретностью.

Каждый алгоритм строится в расчете на некоторого исполнителя. Для того чтобы исполнитель мог решить задачу по заданному алгоритму, необходимо, чтобы он был в состоянии понять и выполнить каждое действие, предписываемое командами алгоритма. Такое свойство алгоритмов называется определенностью (или точностью) алгоритма.

Совокупность команд, которые могут быть выполнены исполнителем, называется системой команд исполнителя.

Еще одно важное требование, предъявляемое к алгоритмам, — результативность (или конечность) алгоритма. Оно означает, что исполнение алгоритма должно закончиться за конечное число шагов.

Приведем еще один пример алгоритма. Игра Ваше (в игре участвуют двое). Рассмотрим частный случай этой игры. Имеется 15 предметов. Соперники ходят по очереди, за каждый ход любой из играющих может взять 1, 2 или 3 предмета. Проигрывает тот, кто вынужден взять последний предмет.

Алгоритм выигрыша для первого игрока имеет следующий вид:

1) взять два предмета;

2) второй и последующий ходы делать так, чтобы количество предметов, взятых вместе с соперником за очередной ход, в сумме составляло 4.

Данный алгоритм приводит к выигрышу для 7, 11, 15, 19, ... предметов.

Человек, пользующийся данным алгоритмом, всегда будет выигрывать в этой игре. Ему совершенно необязательно знать, почему надо поступать именно так, а не иначе. Для успешной игры от него требуется только строго следовать алгоритму.

Таким образом, выполняя алгоритм, исполнитель может не вникать в смысл того, что он делает, и вместе с тем получать нужный результат. В таком случае говорят, что исполнитель действует формально, т. е. отвлекается от содержания поставленной задачи и только строго выполняет некоторые правила, инструкции.

Это очень важная особенность алгоритмов. Наличие алгоритма формализовало процесс, исключило рассуждения. Если обратиться к примерам других алгоритмов, то можно увидеть, что и они позволяют исполнителю действовать формально. Таким образом, создание алгоритма дает возможность решать задачу формально, механически исполняя команды алгоритма в указанной последовательности.

Построение алгоритма для решения задачи из какой-либо области требует от человека глубоких знаний в этой области, бывает связано с тщательным анализом поставленной задачи, сложными, иногда очень громоздкими рассуждениями. На поиски алгоритма решения некоторых задач ученые затрачивают многие годы. Но когда алгоритм создан, решение задачи по готовому алгоритму уже не требует каких-либо рассуждений и сводится только к строгому выполнению команд алгоритма.

В этом случае исполнение алгоритма можно поручить не человеку, а машине. Действительно, простейшие операции, на которые при создании алгоритма расчленяется процесс решения задачи, может реализовать и машина, специально созданная для выполнения отдельных команд алгоритма и выполняющая их в последовательности, указанной в алгоритме. Это положение и лежит в основе работы автоматических устройств, автоматизации деятельности человека.
Технология мультимедиа (аппаратные и программные средства).

Технология мультимедиа (multimedia — комплексное представление) позволяет пользователю работать на компьютере с информацией, представленной в различных формах (числовой, текстовой, графической, видео, звуковой и др.).




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2017
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал