Учебное пособие: Предмет и содержание кибернетики
С позиции специфики разработки и вида программного обеспечения будем различать два класса задач – технологические и функциональные.
Технологические – ставятся и решаются при организации технологического процесса обработки информации на компьютере, являются основой для разработки сервисных средств ПО в виде утилит, сервисных программ, библиотек процедур и др., применяемых для обеспечения работоспособности компьютера, разработки других программ или обработки данных функциональных задач.
Функциональные – требуют решения при реализации функций управления в рамках ИС предметных областей.
Постановка задачи это точная формулировка решения задачи на компьютере с описанием входной и выходной информации.
Выходная информация может быть представлена в виде документа, кадра на экране монитора, файла базы данных и т.д.
Входная информация представляется в виде документа, файла базы данных и т.д.
Алгоритм – система точно сформулированных правил для преобразования исходных данных (входной информации) в желаемый результат (выходную информацию). Определенный алгоритм выполняется исполнителем. Процесс разработки алгоритма для решения конкретного класса задач и описание его на каком-либо алгоритмическом языке называется алгоритмизацией.
Свойства алгоритма:
1. Дискретность – разбиение процесса обработки информации на дискретные шаги.
2. Определенность – однозначность выполнения (детерминированность) каждого отдельного шага преобразования информации.
3. Конечность – конечность действий (результативность алгоритма), позволяющая получить результаты за конечное число шагов.
4. Массовость – пригодность алгоритма для решения определенного класса задач.
5. Понятность алгоритма компьютеру.
В алгоритме обязательно должны быть предусмотрены все ситуации, которые могут возникнуть в процессе решения задачи.
Способы записи алгоритма
1. Формальный – запись алгоритма словесно, на естественном языке.
2. Графический – изображение алгоритма в виде блок-схемы.
Виды алгоритмов
В зависимости от поставленной задачи и последовательности выполняемых шагов различают следующие виды алгоритмов:
1. Линейный – шаги алгоритма следуют один за другим не повторяясь, действия происходят только в одной заранее намеченной последовательности.
Блоки алгоритма 1, 2, 3 выполняются именно в такой последовательности, после чего алгоритм достигает цели и заканчивается.
2. Алгоритм с ветвлением – в зависимости от выполнения или невыполнения условия, исполняется либо одна, либо другая ветвь алгоритма.
В данном алгоритме проверяется выполнение
условия, и если оно выполняется, то есть на вопрос можно ответить «Да», исполняется
блок алгоритма 1 (одно ли несколько действий), а если не выполняется – ответ на
вопрос отрицательный, то исполняется блок 2.
Примечания: одно из блоков: 1 или 2 может не быть вовсе. Тогда в одном из
случаев будут выполняться какие-либо действия, а в другом – ничего не будет
выполняться.
3. Циклический – блоки алгоритма выполняются до тех пор, пока не будет выполнено определенное условие.
Блок алгоритма 1 будет выполняться 1 или несколько раз до тех пор, пока не выполнится условие. Алгоритм выполняется так: выполняется блок 1, проверяется условие, если оно не выполняется, то блок 1 выполняется снова и условие проверяется заново. При выполнении условия алгоритм заканчивается.
Программирование – это теоретическая и практическая деятельность, связанная с созданием программ.
Основная категория специалистов занятых разработкой программ – программисты, которые по характеру своей деятельности делятся на системных и прикладных.
Системные программисты занимаются разработкой, эксплуатацией и сопровождением системного программного обеспечения, поддерживающего работоспособность компьютера и создающего среду для выполнения программ, обеспечивающих реализацию функциональных задач.
Прикладные программисты осуществляют разработку и отладку программ для решения функциональных задач.
Для подготовки решения задач на компьютере часто обращаются к языкам создания программ: разработки и описания алгоритмов, поиска моделей и решений. Язык программирования представляет собой набор специальных лингвистических средств для фиксации задания исполнителю и исходной информации, используемой в ходе его выполнения.
Для того чтобы исполнитель следовал алгоритму, заложенному в программе, программный модуль на исходном языке (отдельно компилируемая часть программы) должен быть преобразован в загрузочный модуль – модуль с набором машинных команд (инструкций).
Существуют специальные языки программирования для создания программных модулей – языки низкого и высокого уровня. Языки низкого уровня предназначены для прямого кодирования работы реального исполнителя, вычислителя (Бейсик). Языки высокого уровня предназначены для программирования работы физически на существующего (виртуального) исполнителя, не связанного с имеющимися техническими ограничениями. В языке программирования зафиксированы определенные правила построения языковых конструкций – синтаксис. Синтаксисом задается состав допустимых конструкций, имеющих определенный смысл и формы их записи.
Лекция №8. Архивация файлов
Наименьшей единицей хранения данных на МД является файл – это именованная область внешней памяти, выделенная для хранения массива данных, хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое.
Каждый файл на дисках имеет свой адрес. Если процессору нужна какая-то информация на МД, он находит на диске нужный файл, а потом байт за байтом считывает из него данные в оперативную память, пока не дойдет до конца файла. Чтобы у каждого файла на диске был свой адрес, диск и разбивают на дорожки, а дорожки – на секторы. Адреса записанных файлов компьютер запоминает в специальной таблице – таблице размещения файлов (FAT – таблице).
Программы архивации предназначены для упаковки файлов путем сжатия хранимой в них информации.
Сжатие информации – это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, к виду, при котором уменьшается избыточность в ее представлении и, соответственно, требуется меньший объем памяти для ее хранения.
Сжатие информации в файлах производится за счет устранения избыточности различными способами, например, за счет упрощения кодов, исключения из них постоянных битов или представления повторяющихся символов или повторяющейся последовательности символов в виде коэффициента повторения и соответствующих символов.
Архивный файл – это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом или в несжатом виде и служебную информацию об именах файлов, дате и времени их создания и т.д.
Целью упаковки файлов является обеспечение более компактного размещения информации на диске, сокращение времени и, соответственно, стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях.
Степень сжатия файлов – характеризуется коэффициентом сжатия Кc, определяемым как отношения объема сжатого файла Vc к объему исходного файла V0, выраженное в процентах:
Степень сжатия зависит от используемой программы, метода сжатия и типа исходных данных. Наиболее хорошо сжимаются файлы графических образов, текстовые файлы и файлы данных (5 – 40%), меньше сжимаются файлы исполняемых программ (60 –90%).
Архивация (упаковка) – помещение (загрузка) исходных файлов в архивный файл в сжатом или несжатом виде.
Разархивация (распаковка) – процесс восстановления файлов из архива точно в таком же виде, какой они имели до загрузки в архив.
Программы, осуществляющие упаковку и распаковку файлов, называются программами – архиваторами.
Программы-архиваторы позволяют создавать такие архивы, для извлечения из которых содержащихся в них файлов не требуются какие-либо программы, так как сами архивные файлы могут содержать программу распаковки. Такие архивные файлы называются самораспаковывающимися.
Известно несколько программ-архиваторов: ARJ, PKPAK, EXPAND, RAR, WINZIP и др.
Первой появилась программа-архиватор ARJ, предназначенная для работы в среде MSDOS, которая известна как одна из лучших по набору функций, предоставляемых пользователю, степени сжатия и скорости работы.
Архиватор RAR служит мощным средством для создания и ведения архива. Его отличительными особенностями являются возможность работы в полноэкранном интерфейсе и использование высокоэффективного метода сжатия (но 10–50% выше, чем обычно).
Широкое использование в последнее время получил архиватор WINZIP, преимуществом которого является его графический интерфейс, доступный для понимания любому пользователю, а также возможность поддержки других типов архивов.
Компьютерные вирусы
Массовое применение ПК, к сожалению, оказалось связанным с применением программ-вирусов, мешающих нормальной работе компьютеров, разрушающих файловую структуру дисков и наносящих ущерб хранимой в ПК информации. Проникнув в один компьютер вирус способен распространяться в другие компьютеры.
Вирусы – это просто программы (довольно хитроумные), которые могут заражать ваш компьютер подобно тому, как реальные вирусы заражают людей. Они могут находиться в бездействии до определенного момента. А затем выдавать «едкие сообщения», «подвешивать» компьютер, удалять файлы или целые диски и т.д.
Компьютерным вирусом называется программа, которая может самопроизвольно присоединяться к другим программам, создавать свои копии и внедрять их в файлы, системные области компьютера и в вычислительные сети с целью нарушения работы программ, операционных систем, создания всевозможных помех.
Для борьбы с вирусами создаются антивирусные программы.
Компьютерные сети и их назначение
Компьютерная сеть – совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему и удовлетворяющую требованиям распределенной обработки данных.
Распределенная обработка данных – выполняемая на независимых, но связанных между собой компьютеров, представляющих распределенную систему.
Компьютерные сети обеспечивают три вида деятельности:
1. Обмен файлами – это означает, что пользователь, не покидая своего рабочего места, может получать и передавать файлы другим компьютерам, подключенным к сети.
2. Совместное использование ресурсов – использование нескольким компьютерами в сети общего аппаратного обеспечения, чаще всего принтеров или дисков. Например, к сети можно подключить принтер, на котором будут печатать все сотрудники отдела.
3. Запуск общих программ – возможность использования программного обеспечения, установленного на других компьютерах. Правда при этом очень замедляется работа компьютера. Поэтому в сеть обычно включают большой компьютер, называемый файловым сервером.
Задача файлового сервера – управление огромным дисковым устройством, предназначенным для хранения всех необходимых пользователям программ. Это – главный компьютер в сети, который обладает огромным диском и высоким быстродействием.
Это обычно специализированный компьютер с установленным в нем специальным сетевым программным обеспечением, которое и превращает ПК в сервер, отвечающий за всю сеть.
Глобальная компьютерная сеть NTERNET с точки пользователя – это огромное хранилище информации. Само ее название означает «между сетей». Это сеть, соединяющая отдельные сети.
Логическая структура Internet представляет собой некое виртуальное объединение, имеющее свое собственное информационное пространство.
Internet обеспечивает обмен информацией между всеми компьютерами, которые входят в сети, подключенные к ней. Тип компьютера и используемая им операционная система значения не имеют. Соединение сетей обладает громадными возможностями. С собственного компьютера любой абонент Internet может передавать сообщения в другой город, просматривать каталог библиотеки Конгресса в Вашингтоне, знакомиться с картинами на последней выставке в музее Метрополитен в Нью-Йорке, участвовать в конференции IEEE и даже в играх с абонентами сети из разных стран. Internet предоставляет в распоряжение своих пользователей множество всевозможных ресурсов.
Основные ячейки Internet – локальные вычислительные сети (ЛВС). Это значит, что Internet не просто устанавливает связь между отдельными компьютерами, а создает пути соединения для более крупных единиц – групп компьютеров. Если некоторая локальная сеть непосредственно подключена к Internet, то каждая рабочая станция этой сети также может подключаться к Internet. Существуют также компьютеры, самостоятельно подключенные к Internet. Они называются хост-компьютерами (host – хозяин). Каждый подключенный к сети компьютер имеет свой адрес, по которому его может найти абонент из любой точки света.
Для подключения локальных сетей к Internet используются средства, рассмотренные в Лекции №. 9. Важной особенностью Internet является то, что она, объединяя различные сети, не создает при этом никакой иерархии – все компьютеры, подключенные к сети, равноправны.
Наиболее популярные службы INTERNET:
1. электронная почта;
2. телеконференции (Use Net) – эта служба чем-то напоминает электронную почту, но в ней сообщение посылается не одному лицу, а направляется в область общего доступа, называемой телеконференцией, где это сообщение могут просмотреть многие лица и дать свой ответ.
3. служба FTP – это программа, которая позволяет передавать файлы всех типов (звуковые, графические, мультимедиа и др.) с компьютера INTERNET на ваш компьютер.
4. служба ICQ – эта программа позволяет иметь непосредственную связь с вашими друзьями в INTERNET, независимо от того, где они живут в мире.
5. World Wide Web (Всемирная паутина, или просто Web) – это единственная служба мультимедиа в INTERNET. На Web-страницах успешно сочетаются текст, графика, музыка и т.д. На Web-страницах можно найти любую информацию. Информация представлена в виде гипертекста. Гипертекст – текст, содержащий в себе связи с другими текстами, графической видео или звуковой информацией.
Связь между гипертекстовыми документами осуществляется с помощью ключевых слов. Найдя ключевое слово, пользователь может перейти в другой документ, чтобы получить дополнительную информацию. Для эффективного использования WWW необходима программа быстрого просмотра страниц (броузер). Все гипертекстовые слова выделяются текстом или подчеркиванием.
Программы-броузеры это программы для просмотра информации в WWW. Наиболее популярными броузерами являются Netscape Navigator, Microsoft Internet Explorer.
Лекция №9. Типовые топологии и методы доступа ЛВС
кибернетика алгоритм файл архивация
Физическая передающая среда ЛВС
Абоненты сети – объекты, генерирующие или потребляющие информацию в сети. Ими могут быть отдельные ЭВМ, комплексы ЭВМ, терминалы, станки с числовым программным управлением и т.д. Любой абонент сети подключается к станции – аппаратуре, которая выполняет функции связанные с передачей и приемом информации. Совокупность абонента и станции принято называть абонентской системой (АС).
В зависимости от территориального расположения АС вычислительные сети разделяются на три класса:
· Глобальные сети (WAN) – объединяют абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах, тем самым позволяют решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.
· Региональные сети – связываю абонентов, расположенных на значительном расстоянии друг от друга, включая абонентов внутри города, региона, страны.
· Локальные сети – объединяют абонентов, расположенных в пределах небольшой территории и обычно она привязана к конкретному месту (работа, школа, институт, банк и.т.д.)
Современные сетевые технологии распределенной обработки данных основаны на моделях архитектуры «клиент-сервер».
