Свойства информации. Единицы измерения количества информации

Обработка серии данных по одинаковым формулам (результаты эксперимента или финансовые расчеты) с возможностью наглядного представления данных (таблицы, графики) представляет собой типичную за-дачу для электронных таблиц.

Тем не менее на практике вполне могут встретить-ся задачи, для которых даже мощности современных электронных таблиц явно недостаточно. Например, при статистической обработке результатов эксперимента часто необходимо не просто найти корреляцию, т.е. уровень взаимосвязи, между двумя столбцами, но проанализировать наличие связи "каждого с каждым". Подобную задачу гораздо легче решить добавлением к обычному режиму электронной таблицы специальной программы-макроса или даже использованием тради-ционного языка программирования.

Желательно изложить

При решении задач, связанных с обработкой чис-ловой информации, разработчики предоставляют нам целый ряд типов программного обеспечения. Мы мо-жем, в частности:

1) использовать программу-калькулятор;

2) применять непосредственный режим языка про-граммирования (например, Basic);

3) разработать и реализовать программу решения задачи на языке программирования;

4) воспользоваться электронной таблицей;

5) написать программу-макрос для электронной таб-лицы (некоторое начальное представление о макросах можно получить, обратившись, например, к учебнику [2] );

6) привлечь на помощь аналитическую систему. Список, разумеется, не претендует на полноту, и,

вполне возможно, читатели могут его продолжить.

Проще всего, по-видимому, разбить процесс реше-ния вычислительной задачи на отдельные составляю-щие и посмотреть, как они поддерживаются при раз-личных способах решения. Результаты удобно пред-ставить в виде следующей таблицы (номера столбцов соответствуют порядковым номерам методов решения в приведенном ранее списке):

Из таблицы видно, что возможности различного программного обеспечения для обработки числовых данных различны. Прежде всего они касаются степе-ни автоматизации расчетов (например, макросы в со-стоянии заменить большое количество "ручных" опе-раций), повторяемости тех или иных действий (пов-торение расчета по хранящимся формулам, наличие программы и т.д.), простоте их реализации (красиво оформленную таблицу в Excel получить проще, чем при традиционных методах программирования).

Составляющие процесса решения	1	2	3	4	5	6
Арифметические действия	Да	Да	Да	Да	Да	Да
Хранение промежуточных результатов и констант	Несколько	Много	Много	Много	Много	Много
Хранение формул	Нет	Нет	Да .	Да	Да	Да
Математическое преобразование формул	Нет	Нет	Нет	Нет	Нет	Да
Хранение программы	Нет	Нет	Да	Нет	Да	Да
Автоматическое повторение (циклы, итерации)	Нет	Ограничено	Да	Ограничено	Да	Да
Действия по условию	Нет	Ограничено	Да	Ограничено	Да	Да
Табличное представление результатов	Нет	Ограничено	Да	Автоматически	Автоматически	Да
Графическое представление	Нет	Нет	Да	Да	Да	Да
Возможность сортировки данных	Нет	Нет	Да	Встроена	Да	Да

Примечание для учеников

Обязательно выясните, какой объем ответа на дан-ный вопрос хочет услышать от вас учитель. В свете рассказанного ранее может оказаться, что часть изло-жения (раздел "желательно изложить") можно будет вообще пропустить.

Ссылка на материалы по вопросу

Подробный текст материалов к вопросу опублико-ван в "Информатике" № 15, 2003, с. 3-- 5.

2. Событийное объектно-ориентированное программирование. Событийные и общие процедуры

Базовые понятия

События и их обработчики.

Программа как совокупность обработчиков.

Обязательно изложить

Обработка событий является одной из основ совре-менного программного обеспечения. Событиями в ин-тересующем нас сейчас смысле называется все то, что требует реакции программы. Сюда относятся действия пользователя с мышью и клавиатурой, а также всевоз-можные изменения состояния системы: появление и исчезновение окон, изменение содержимого области ре-дактирования в результате вывода и многое другое. На-писанная нами программа должна в ответ на происхо-дящие события осуществлять те или иные действия: на-пример, по щелчку мыши вызывать появление диалого-вого окна, при закрытии активного окна переключать фокус ввода на одно из оставшихся окон, а при умень-шении размера текста убирать полосы прокрутки.

Подчеркнем, что событие есть базовое понятие, присущее самой операционной системе Windows, a не системам программирования.

При событийном подходе программа рке не является чем-то единым и последовательным, а представляет со-бой совокупность обработчиков (подчас абсолютно не-зависимых друг от друга) тех или иных событий. Проще говоря, программист должен описать, как его приложе-ние будет реагировать на каждое из обрабатываемых событий. Отметим, что написать несколько небольших обработчиков заметно легче, чем цельную программу.

Нам кажется, что ответ на данный вопрос лучше все-го построить на конкретном примере. Один из вариан-тов такого рассмотрения подробно изложен в предыду-щей публикации по билетам 11-го класса, где разбирает-ся несложная программа, которая осуществляет букси-ровку с помощью кнопки мыши небольшой картинки.

Желательно изложить

Поскольку реакция программы на события, как пра-вило, связана с конкретными визуальными компонента-ми -- щелчок по кнопке, изменение размеров окна и т.п., обработчики также принято считать методами конкретных объектов. В качестве наиболее распростра-ненного примера рассмотрим заголовок обработчика

события OnClick (реакция на щелчок мыши) в систе-ме Delphi для компонента типа Buttonl, имеющий вид procedure TForml.ButtonlClick(Sender: TObject);

Налицо объектно-ориентированная форма записи, где имя метода отделено точкой от класса, к которому принадлежит данный метод.

Заметим, что типичным аргументом является объект Sender, через который система Delphi передает имя кон-кретного объекта, вызывающего обработчик. Последнее обстоятельство представляет большой практический ин-терес, так: как; позволяет делать общий обработчик; на группу компонентов. Скажем, для калькулятора вместо 10 одно-типных обработчиков кнопок можно написать всего один:

' п := 10 * n + (Sender as TButton).tag;

В приведенной формуле предполагается, что пере-менная п, накапливающая результат набора числа, имеет целочисленный тип, а значения свойства tag у всех кнопок предварительно установлены в соответ-ствии с надписью на кнопке (на кнопке "1" задана 1, на кнопке "2" -- 2 и т.д.). Тогда становится понят-ным, что, используя Sender в качестве конкретной кнопки, мы получаем доступ к ее свойству tag и по стандартной формуле добавляем его к текущему зна-чению числа в качестве последней десятичной цифры.

Описывая функционирование обработчиков событий, целесообразно несколько подробнее рассказать о меха-низме реализации событий в современном программ-ном обеспечении, Материал этот следует считать до-полнительным, но, по мнению авторов, он достаточно нагляден и полезен для понимания сути фундаменталь-ных процессов событийного программирования. Хочется даже провести некоторую аналогию: в физике тоже можно применять некоторые законы электричества, не зная того, что ток есть направленное движение элект-ронов; тем не менее это, к счастью, (пока!) не являет-ся основанием для исключения данного фундаменталь-ного материала из школьного курса.

Основой обработки событий в современных программ-ных системах служит посылка и прием сообщений. В про-стейшем случае сообщение представляет собой несколько помещаемых в строго определенное место памяти целых чисел. Первое является идентификатором сообщения: проще говоря, оно позволяет однозначно определить на-значение сообщения. Остальные числа являются парамет-рами, раскрывающими суть события. Скажем, для случая сообщений мыши это координаты положения ее указате-ля на экране. Для других сообщений содержание инфор-мации, разумеется, будет отличаться, но можно утверж-дать, что каждому типу сообщений соответствует строго определенная "уточняющая" информация.

Те, кого заинтересовала эта часть вопроса и кто на-мерен рассказать о ней на экзамене, могут обратиться к полному тексту билета (см. ссылку в конце вопроса).

Примечание. Советую также в случае более глубокого ин-тереса к вопросу о сообщениях Windows внимательно после-дить за последующими номерами газеты. Там будет опублико-вана статья Е.А. Еремина "Что такое скан-код клавиши и как его увидеть", в конце которой описывается довольно простая программа непосредственной обработки сообщений от клави-

БИЛЕТ № 20

I 1. Компьютерная графика. Аппаратные средства . (монитор, видеокарта, видеоадаптер, сканер и др.). ' Программные средства (растровые и векторные гра-I фические редакторы, средства деловой графики, про-| граммы анимации и др.).

2. Этапы развития вычислительной техники. Ос-новные технические характеристики современного I персонального компьютера.

3. Практическое задание по работе с электрон-' ной почтой (в локальной или глобальной компью- ' I терной сети).

1. Компьютерная графика. Аппаратные средства (монитор, видеокарта, видеоадаптер, сканер и др.). Программные средства (растровые и векторные графические редакторы, средства деловой графики, программы анимации и др.)

Базовые понятия

Компьютерная графика, монитор, видеокарта, ви-деоадаптер, сканер, цифровой фотоаппарат, растровая компьютерная графика, векторная компьютерная гра-фика, фрактальная компьютерная графика, ЗО-графи-ка, деловая графика, анимационная графика.

Обязательно изложить

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в сере-дине пятидесятых годов для больших ЭВМ, применяв-шихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъем-лемой принадлежностью подавляющего числа компью-терных систем, в особенности персональных. Графи-ческий интерфейс пользователя сегодня является стан-дартом "де-факто" для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.

Специальную область информатики, занимающую-ся методами и средствами создания и обработки изоб-ражений с помощью программно-аппаратных вычис-лительных комплексов, называют компьютерной гра-фикой. Она охватывает все виды и формы представле-ния изображений, доступных для восприятия челове-ком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе. Визуализация данных находит при-менение в самых разных сферах человеческой деятель-ности. Например, в медицине (компьютерная томо-

графия), научных исследованиях, моделировании тка-ней и одежды, опытно-конструкторских разработках.

В зависимости от способа формирования изображе-ний компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную. Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика: пост-роение объемных моделей объектов в виртуальном про-странстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: "Инженерная графи-ка", "Научная графика", "Web-графика", "Компью-терная полиграфия" -- и прочие. На стыке компью-терных, телевизионных и кинотехнологий образова-лась область компьютерной графики и анимации.

Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и приклад-ных наук: математики, физики, химии, биологии, ста-тистики, программирования и множества других. Это замечание справедливо как для программных, так и для аппаратных средств создания и обработки изобра-жений на компьютере. Поэтому компьютерная гра-фика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики.

Информационную связь между пользователем и компьютером обеспечивает монитор. Система отобра-жения компьютера состоит из двух главных компо-нентов:

* монитора (дисплея);

* видеоадаптера (называемого также видеоплатой, или графической платой).

Информация на мониторе может отображаться несколькими способами. Самый распространенный -- отображение на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), такой же, как в телевизоре. ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне -- экран, покрытый люминофором.

Нагреваясь, электронная пушка испускает поток элек-тронов, которые с большой скоростью двигаются к эк-рану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, кото-рые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов элект-ронов люминофор излучает свет, который видит пользо-ватель, сидящий перед экраном компьютера.

Химическое вещество, используемое в качестве лю-минофора, характеризуется временем послесвечения,

которое отображает длительность свечения люминофо-ра после воздействия электронного пучка. Время после-свечения и частота обновления изображения должны соответствовать друг другу, чтобы не было заметно мерцание изображения (если время послесвечения очень мало) и отсутствовали размытость и удвоение контуров в результате наложения последовательных кадров (если время послесвечения слишком велико).

Электронный луч движется очень быстро, прочер-чивая экран строками слева направо и сверху вниз по траектории, которая получила наименование растр. Период сканирования по горизонтали определяется скоростью перемещения луча поперек экрана.

В процессе развертки (перемещения по экрану) луч воздействует на те элементарные участки люмино-форного покрытия экрана, в которых должно появиться изображение. Интенсивность луча постоянно меняет-ся, в результате чего изменяется яркость свечения со-ответствующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется возобновлением (или регенераци-ей) изображения.

Существуют альтернативные конструкции средств отображения, основанные на других физических яв-лениях. Позаимствовав технологию у изготовителей плоских индикационных панелей, некоторые компа-нии разработали жидкокристаллические дисплеи, на-зываемые также LCD-дисплеями (Liquid-Crystal Display). Для них характерен безбликовый плоский экран и низкая потребляемая мощность (некоторые модели таких дисплеев потребляют 5 Вт, в то время как мониторы с электронно-лучевой трубкой -- по-рядка 100 Вт). По качеству цветопередачи жидко-кристаллические панели с активной матрицей в на-стоящее время превосходят большинство моделей мониторов с электронно-лучевой трубкой.

Разрешающая, способность, или разрешение, мони-тора -- это размер минимальной детали изображе-ния, которую можно различить на экране. Данный параметр характеризуется количеством элементов раз-ложения -- пикселей (pixel) -- по горизонтали и вер-тикали экрана. Чем больше количество пикселей, тем более детальное изображение формируется на экране. Необходимое разрешение в значительной степени за-висит от конкретного приложения. Символьные при-ложения (например, текстовый редактор) требуют невысокого разрешения, в то время как приложения с большим объемом графики (например, настольная издательская система) нуждаются в более детальных изображениях.

Важной характеристикой монитора, определяющей четкость изображения на экране, является размер зерна (точки, dot pitch) люминофора экрана монитора. Величи-на зерна монитора имеет значения от 0,41 до 0,18 мм.

Видеоадаптер формирует сигналы управления мо-нитором. Большинство видеоадаптеров поддеРживает по крайней мере один из следующих стандартов:

* MDA (Monochrome Display Adapter);

* CGA (Color Graphics Adapter);

* EGA (Enhanced Graphics Adapter);

* VGA (Video Graphics Array);

* SVGA (SuperVGA);

* XGA (extended Graphics Array).

Сканер -- это устройство ввода в ЭВМ информации . непосредственно с бумажного документа. Можно вво-дить тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другую графическую информацию. Сканеры можно раз-делить на несколько групп: по типу интерфейса, способу формирования сигнала, типу сканируемых документов.

Различают цветные и черно-белые сканеры. Также можно выделить ручные, планшетные, роликовые, проекционные сканеры. В офисах и дома чаще ис-пользуют планшетные сканеры.

Для дальнейшей обработкшотсканированных изоб-ражений используются соответствующие средства ма-шинной графики; текста -- программы распознава-ния, например, Fine Reader.

Рисунок с точки зрения растрового редактора со-стоит из отдельных точек (элементов) -- пикселей. Чаще всего пиксель есть объединение нескольких фи-зических точек экрана, и только в частном случае каж-дый элемент изображения совпадает с единственной точкой на мониторе. Все пиксели характеризуются двумя координатами и цветом. Поскольку растровый принцип однозначно определяет последовательность обхода точек рисунка, специально сохранять коорди-наты нет необходимости, а достаточно запомнить пос-ледовательность цветов всех точек.

Важной характеристикой растрового изображения является количество цветов. Чем больше количество цветов, тем лучше цветопередача, но тем больше зани-мает места полученный рисунок.

Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в векторной графи-ке -- линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отобра-жения объекта средствами векторной графики су-щественно меньше, чем в растровой графике.

Линия -- элементарный объект векторной графи-ки. Как и любой объект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начер-танием (сплошная, пунктирная). Замкнутые линии приобретают свойство заполнения. Охватываемое ими пространство может быть заполнено другими объек-тами (текстуры, карты) или выбранным цветом.

Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками, именуемыми узлами. УЗЛЫ также имеют свой-ства, параметры которых влияют на форму конца ли-нии и характер сопряжения с другими объектами.

5

Все прочие объекты векторной графики составля-ются из линий. Например, куб можно составить из шести связанных прямоугольников, каждый из кото-рых, в свою очередь, образован четырьмя связанными линиями. Возможно представить куб и как двенадцать связанных линий, образующих ребра.

Система деловой графики -- система, позволяю-щая выводить на экран различные виды графиков и диаграмм: гистограммы, круговые и секторные диаг-раммы и т.д. В частности, такие средства содержатся в табличных процессорах, например, в MS Excel.

Система научной и инженерной графики -- систе-ма, позволяющая в цвете и в заданном масштабе ото-бражать на экране графики двухмерных и трехмер-ных функций, заданных в табличном или аналитиче-ском виде, системы изолиний, в том числе и нанесен-ные на поверхность объекта, сечения, проекции, кар-ты и др.

Анимация -- технология мультимедиа; воспроизве-дение последовательности картинок, создающее впе-чатление движущегося изображения. Средства поддержки создания анимационных изображений имеются в большинстве растровых и векторных гра-фических редакторов.

Базовые понятия

Этапы развития вычислительной техники (ручной, механический, электромеханический, электронный).

Обязательно изложить

Основной инструмент компьютеризации -- ЭВМ (или компьютер). Человечество проделало долгий путь, прежде чем достигло современного состояния средств вычислительной техники.

Основными этапами развития вычислительной тех-ники являются:

I. ручной -- с 50-го тысячелетия до н.э.;

П. механический -- с середины XVII века;

III. электромеханический -- с девяностых годов XIX века;

IV. электронный -- с сороковых годов XX века.

I. Ручной период автоматизации вычислений начал-ся на заре человеческой цивилизации. Он базировался на использовании пальцев рук и ног. Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился пред-шественником счета на абаке -- наиболее развитом счетном приборе древности. Аналогом абака на Руси являются дошедшие до наших дней счеты. Использо-вание абака предполагает выполнение вычислений по разрядам, т.е. наличие некоторой позиционной систе-мы счисления.

В начале XVII века шотландский математик Дж. Не-пер ввел логарифмы, что оказало революционное вли-яние на счет. Изобретенная им логарифмическая ли-нейка успешно использовалась еще пятнадцать лет назад, более 360 лет прослужив инженерам. Она, не-сомненно, является венцом вычислительных инстру-ментов ручного периода автоматизации.

П. Развитие механики в XVII веке стало предпосыл-кой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический способ вычислений. Вот наиболее значимые результаты, достигнутые на этом пути.

1623 г. -- немецкий ученый В.Шиккард описывает и реализует в единственном экземпляре механическую счетную машину, предназначенную для выполнения четырех арифметических операций над шестиразряд-ными числами.

1642 г. -- Б.Паскаль построил восьмиразрядную действующую модель счетной суммирующей машины. Впоследствии была создана серия из 50 таких машин, одна из которых являлась десятиразрядной. Так фор-мировалось мнение о возможности автоматизации умственного труда.

1673 г. -- немецкий математик Лейбниц создает . первый арифмометр, позволяющий выполнять все че-тыре арифметических операции.

1881 г. -- организация серийного производства арифмометров.

Арифмометры использовались для практических вычислений вплоть до шестидесятых годов XX века.

Английский математик Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1792--1871) выдвинул идею создания про-граммно-управляемой счетной машины, имеющей ариф-метическое устройство, устройство управления, ввода и печати. Первая спроектированная Бэббиджем машина, разностная машина, работала на паровом двигателе. Она заполняла таблицы логарифмов методом постоян-ной дифференциации и заносила результаты на метал-лическую пластину. Работающая модель, которую он создал в 1822 году, была шестиразрядным калькулято-ром, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы. Второй проект Бэббиджа -- ана-литическая машина, использующая принцип про-граммного управления и предназначавшаяся для вы-числения любого алгоритма. Проект не был реализован, но получил широкую известность и высокую оцен-ку ученых.

Аналитическая машина состояла из следующих че-тырех основных частей:

-- блок хранения исходных, промежуточных и ре-зультирующих данных (склад -- память);

-- блок обработки данных (мельница -- арифме-тическое устройство);

-- блок управления последовательностью вычисле-ний (устройство управления);

-- блок ввода исходных данных и печати результа-тов (устройства ввода/вывода).

Одновременно с английским ученым работала леди Ада Лавлейс (Ada Byron, Countess of Lovelace, 1815-- 1852). Она разработала первые программы для ма-шины, заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего времени.

III. Электромеханический этап развития ВТ явля-ется наименее продолжительным и охватывает около 60 лет -- от первого табулятора Г.Холлерита до пер-вой ЭВМ ENIAC.

1887 г. -- создание Г.Холлеритом в США первого счетно-аналитического комплекса, состоящего из руч-ного перфоратора, сортировочной машины и табуля-тора. Одно из наиболее известных его применений -- обработка результатов переписи населения в несколь-ких странах, в том числе и в России. В дальнейшем фирма Холлерита стала одной из четырех фирм, поло-живших начало известной корпорации IBM.

Начало 30-х годов XX века -- разработка счетно-аналитических комплексов. Состоят из четырех основ-

ных устройств: перфоратор, контрольник, сортиров-щик и табулятор. На базе таких комплексов создают-ся вычислительные центры.

В это же время развиваются аналоговые машины.

1930 г. -- В.Буш разрабатывает дифференциаль-ный анализатор, использованный в дальнейшем в во-енных целях.

1937 г. -- Дж. Атанасов, К.Берри создают элект-ронную машину ABC.

1944 г. -- Г.Айкен разрабатывает и создает управ-ляемую вычислительную машину MARK-1. В дальней-шем было реализовано еще несколько моделей.

1957 г. -- последний крупнейший проект релейной вычислительной техники -- в СССР создана PBM-I, которая эксплуатировалась до 1965 г.

IV. Электронный этап, начало которого связывают с созданием в США в конце 1945 г. электронной вы-числительной машины ENIAC.

В истории развития ЭВМ принято выделять несколько поколений, каждое из которых имеет свои отличительные признаки и уникальные характеристики. Главное отличие машин разных поколений состоит в элементной базе, ло-гической архитектуре и программном обеспечении, кро-ме того, они различаются по быстродействию, оператив-ной памяти, способам ввода и вывода информации и т.д. Эти сведения обобщены ниже в таблице.

ЭВМ пятого поколения должны удовлетворять сле-дующим качественно новым функциональным требо-ваниям:

1) обеспечивать простоту применения ЭВМ путем эффективных систем ввода/вывода информации.

ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ	ХАРАКТЕРИСТИКИ
	I	II	III	IV
Годы применения	1946-1958	1959-1963	1964-1976	1977--...
Элементная база	Эл. лампа, реле	Транзистор, параметров	ИС, БИС	СБИС
Количество ЭВМ в мире (шт.)	Десятки	Тысячи	Десятки тысяч	Миллионы
Быстродействие (операций в секунду)	ДоЮ5	ДоЮ6	ДоЮ7	Более 107
Объем оперативной памяти	До 64 1<б	До 512 Кб	До 16 Мб	Более 1 6 Мб
Характерные типы ЭВМ поколения		Малые, средние, большие, специальные	Большие, средние, мини- и микроЭВМ	СуперЭВМ, ПК, специальные, общие, сети ЭВМ
Типичные модели поколения	EDSAC, ENIAC, UNIVAC,B3CM	RCA-501, IBM 7090, БЭСМ-6	IBM/ 360, PDF, VAX, ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ	ШМ/360, SX-2, IBM PC/XT/AT, PS/2, Cray
Носитель информации	Перфокарта, перфолента	Магнитная лента	Диск	Гибкий, жесткий, лазерный диск и др.
Характерное программное обеспечение	Коды, автокоды, ассемблеры	Языки программирования, АСУ, АСУТП	ппп, СУБД, САПР, япву	БЗ, ЭС, системы параллельного программирования и др.

диалоговой обработки информации с использованием ес-тественных языков, возможности обучаемости, ассо-циативных построений и логических выводов (интел-лектуализация ЭВМ);

2) упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по специфи-кациям исходных требований на естественных язы-ках; усовершенствовать инструментальные средства разработчиков;

3) улучшить основные характеристики и эксплуа-тационные качества ЭВМ, обеспечить их разнообразие и высокую адаптируемость к приложениям.

УСЛОВНО все персональные компьютеры (ПК) можно разделить на две группы:

* ПК группы Brand Name, собранные в широко из-вестных фирмах, часто производителях основных бло-ков компьютера, гарантирующих высокое качество про-дукции (фирмах IBM, Compaq, Hewlett Packard и др.);

* прочие компьютеры группы No Name, сборку которых осуществляли не на фирмах, имеющих извест-ное имя.

Компьютеры Brand Name должны иметь товарные знаки, указывающие на изготовителя ПК, производите-лей его комплектующих, торгующую фирму (товарный знак дилера). Наличие товарного знака, помимо всего прочего, определяет перечень услуг, качество обслркива-ния и другие сервисные возможности, предоставляемые покупателю. ПК Brand Name стоят дороже, тем более имеющие многочисленные сертификаты. Поэтому часто приходится ограничиться выбором компьютера "прочие".

Очень важно правильно выбрать конфигурацию ком-пьютера [3]:

* тип основного микропроцессора и материнской платы;

* объем основной и внешней памяти;

* номенклатуру устройств внешней памяти;

* виды системного и локального интерфейсов;

* тип видеоадаптера и видеомонитора;

* типы клавиатуры, принтера, манипулятора, моде-ма и др.

Важнейшей характеристикой является производи-тельность компьютера. Основными факторами повы-шения производительности ПК являются:

* увеличение тактовой частоты;

* увеличение разрядности МП;

* увеличение внутренней частоты МП;

* конвейеризация выполнения операций в МП и наличие кэш-памяти команд;

* увеличение количества регистров МПП;

* наличие и объем кэш-памяти;

* возможность организации виртуальной памяти;

* наличие математического сопроцессора;

* наличие процессора OverDrive;

* пропускная способность системной шины и ло-кальной шины;

* объем ОЗУ и его быстродействие;

* быстродействие НЖМД;

* пропускная способность локального дискового интерфейса;

* организация кэширования дисковой памяти;

* объем памяти видеоадаптера и его пропускная способность;

* пропускная способность мультикарты, содержа-щей адаптеры дисковых интерфейсов и поддерживаю-щей последовательные и параллельный порты для под-ключения принтера, мыши и др.

Ссылка на материалы вопроса

1. Апокин И.А., Майстров Л.Е. История вычислитель-ной техники. М.: Наука, 1990.

2. Вершинин О.Е. За страницами учебника инфор-матики. М.: Просвещение, 1992.

3. Информатика: Учебник. 3-е перераб. изд. / Под ред. проф. Н.В. Макаровой. М.: Финансы и статисти-ка, 2001, 768 с.

3. Практическое задание по работе с электронной почтой (в локальной или глобальной компьютерной сети)

Принципы составления задания

Реализация данного вопроса на экзамене существен-но зависит от сетевых возможностей вашего компью-терного класса. Способы организации доступа к почте (через WWW, через почтовый сервер, с использовани-ем локальной сети) обсуждались довольно подробно в предыдущей публикации.

Ссылка на программное обеспечение

Как было написано в одной из предыдущих публика-ций по данному вопросу билета, при отсутствии доступа в Интернет важную роль в организации данного задания играет программное обеспечение, позволяющее органи-зовать обмен электронной почтой в классе с обычной ло-кальной сетью. В процессе подготовки данного материала было найдено очень хорошее программное решение -- Courier Mail Server (почтовый сервер, версия 1.56), кото-рым хотелось бы поделиться с читателями. Это отличная бесплатная программа, написанная Романом Ругаленко и Валерием Пито, обладающая целым рядом достоинств. Во-первых, она необычайно легка в настройке и не требует особых технических знаний (по сути дела, в простейшем случае достаточно создать на сервере учетные записи пользо-вателей). Во-вторых, она работает со стандартными кли-ентскими программами типа Microsoft Outlook или The Bat, что для учебных целей очень удобно. В-третьих, после настройки и запуска данная программа-сервер больше не требует никакого внимания. Наконец, программа имеет неплохое подробное описание на русском языке. Чего еще остается желать?

На самом деле возможности программы гораздо шире, чем просто имитация работы e-mail в компью-

терном классе с локальной сетью, но их об-суждение выходит за рамки нашей сегодняш-ней прагматической публикации.

Итак, наберите адрес http://eourierms. narod.ru, скачайте программу и разархиви-руйте ее в нужный каталог на учительской машине. Запустите исполняемый файл и соз-дайте учетные записи ученических компью-теров.

Остается настроить обычным образом кли-ентское почтовое программное обеспечение, и e-mail-сообщение в классе налажено!

Примеры заданий

Задание можно сформулировать, например, так: получить отправленное учителем нака-нуне экзамена письмо и ответить на него.

Для сильного класса можно дополнить за-дание присоединением к письму вложения, усложнить работу введением менее распространенной кодиров-ки текста, потребовать пересылки копии исходного письма или ответа по заданному адресу.

Домен

И! Учетные «алией V IP фильтр *Й SMTP сервер *У РОРЗ сервер <а SMTP клиент *^ РОРЗ клиент jgP Планировщик ^ Удаленный доступ ^} Сортировщик

Учетных записей: 3 'г SMTP сервер: запущен

Порт: 25 7 РОРЗ сервер: запущен

Порт: 110

i8.03.2004 18:3"?:34 SMTPSERV

SHTP сервер запущен (порт 2?> запущен (порт 110)

I parshin | postmaster

М.М.Паршин MailVMailbox^pafshin\ Администратор М аДМ ailbox\postmaster\

Ссылка на материалы по билету

Полный текст материалов билета опубликован в "Информатике" № 20, 2002, с. 3 -- 8.

БИЛЕТ № 21

1. Технология хранения, поиска и сортировки данных (базы данных, информационные системы). Табличные, иерархические и сетевые базы данных.

2. Различные типы компьютерных вирусов: ме-тоды распространения, профилактика заражения.

3. Практическое задание. Работа с папками и файлами (переименование, копирование, удаление,

поиск, сохранение на различных носителях).

1. Технология хранения, поиска и сортировки данных (базы данных, информационные системы). Табличные, иерархические и сетевые базы данных

Базовые понятия

База данных -- это совокупность систематизиро-ванных сведений об объектах окружающего нас мира по какой-либо области знаний.

Системы управления базами данных -- универсаль-ное программное обеспечение для работы с базами данных.

Информационная система -- комплекс про-граммных и аппаратных средств, предназначенных для хранения, изменения и обработки информации, а также обеспечивающих взаимодействие с пользова-телем.

Структура и данные -- две составные части БД.

Запись и ее поля -- составные части данных.

Реляционные (табличные), иерархические и сете-вые базы данных.

Обязательно изложить

Большое место в применении ЭВМ занимает рабо-та с программным обеспечением для хранения и об-работки больших массивов информации -- система-ми управления базами данных и всевозможными ин-формационными системами. Современные компьюте-ры способны накапливать гигантские объемы инфор-мации в любых сферах человеческой деятельности, сор-тировать и анализировать их, а затем выдавать по зап-росу человека.

Совокупность систематизированных сведений об объектах окружающего нас мира по какой-либо обла-сти знаний принято кратко называть базой данных. В широком смысле слова можно сказать, что база дан-ных есть своеобразная информационная модель пред-метной области, например, БД о работниках предприя-тия, БД в системе продажи билетов, БД документов в той или иной сфере и многие другие.

Обязательно обратите внимание на то, что в опре-делении отсутствует упоминание о компьютере. И это не ошибка -- хранение систематизированных данных в виде различных картотек использовалось до появле-ния самых первых вычислительных машин. Вспомни-те, например, каталог в библиотеке -- традиционные небольшие ящички, заполненные карточками со све-дениями о книгах и месте их хранения.

Помимо собственно данных, требуется специальное программное обеспечение, которое с ними работает. Такое универсальное ПО принято называть система-ми управления базами данных, или сокращенно СУБД. Именно наличие СУБД и разработанных на ее базе программ для конкретной предметной области превращает огромный объем хранимых в компьютер-ной памяти сведений в мощную справочную систему, способную производить поиск и отбор необходимой нам информации. Подобные системы принято назы-вать информационными.

Переход к компьютерному хранению информации дает много преимуществ. Они отчетливо видны, если сформулировать те функции, которые выполняет сов-ременная компьютерная система обработки данных.

* Ввод информации в БД и обеспечение его ло-гического контроля. Под логическим контролем здесь понимается проверка на допустимость вводимых дан-ных: нельзя, например, вводить дату рождения 31 июня 1057 года.

* Исправление информации (также с контролем правильности ввода).

* Удаление устаревшей информации.

* Контроль целостности и непротиворечивос-ти данных. Здесь имеется в виду, что данные, храня-щиеся в разных частях базы данных, не противоречат друг другу, например, дата поступления в школу явно не может быть позже даты ее окончания.

* Защита данных от разрушения. Помимо конт-роля за целостностью, который только что обсуждал-ся, СУБД должна иметь средства защиты данных от выключения электропитания, сбоев оборудования и других аварийных ситуаций, а также возможности последующего восстановления информации.

* Поиск информации с необходимыми свойства-ми. Одна из наиболее важных в практическом отноше-нии задач, ради которой ставятся все остальные.

* Автоматическое упорядочивание информации в соответствии с требованиями человека. Сюда относится сортировка данных, распределение их меж-ду несколькими базами и другие подобные процедуры.

* Обеспечение коллективного доступа к дан-ным. В современных информационных системах воз-можен параллельный доступ к одним и тем же дан-ным нескольких пользователей, поэтому СУБД долж-ны поддерживать такой режим.

* Защита от несанкционированного доступа. Не только ввод новой информации, но даже ее просмотр должны быть разрешены только тем пользователям, у которых есть на это права.

* Удобный и интуитивно понятный пользова-телю интерфейс.

Организация БД:

иерархическая

Характер связи между записями в БД определяет три основных типа организации баз данных: иерар-хический, сетевой и реляционный.

В иерархической базе данных записи образуют осо-бую структуру, называемую деревом (см. рисунок). При таком способе организации каждая запись может принадлежать только одному "родителю" (более пра-вильный термин -- "владелец отношения"). В каче-стве примеров такого рода отношений можно привес-ти следующие: организация -- [основная работа] -- работник, банк -- [вклад] -- сберкнижка, футболь-ная команда -- [хозяин поля] -- матч и т.п. Отме-тим, что типичными примерами иерархического спо-соба организации является хорошо известная система вложенных каталогов в операционной системе, или так называемое "генеалогическое дерево", представляющее собой графическое представление родословной.

В сетевой базе данных связи разрешено устанавли-вать произвольным образом, без всяких ограничений, поэтому запись может быть найдена значительно бы-стрее (по наиболее короткому пути). Такая модель лучше всего соответствует реальной жизни: один и тот же человек является одновременно и работником, и клиентом банка, и покупателем, т.е. запись с инфор-мацией о нем образует довольно густую сеть сложных связей. Трудность состоит в том, что указанную орга-низацию БД, к сожалению, сложно реализовать на компьютере. '

Хотя описанные выше способы являются более уни-версальными, на практике распространен самый про-стой тип организации данных -- реляционный. Слово реляционный происходит от английского relation, что значит отношение. Строгое определение отношения достаточно математизировано, поэтому на практике обычно пользуются следствием из него: поскольку отно-шения удобно представлять в виде таблиц, то говорят, что реляционные базы -- это базы с табличной фор-мой организации. Их примеры имеются в любом учеб-нике, поэтому предлагаем читателям подобрать их са-мостоятельно .

Желательно изложить

Говоря о БД, нельзя обойти стороной вопрос, свя-занный с организацией в них данных. Помимо соб-ственно данных, в любой базе имеется информация о ее строении, которую чаще всего называют структу-рой. В простейшем случае структура просто указывает тип информации и объем требуемой для нее памяти. Све-дения о структуре позволяют СУБД легко рассчитывать местоположение требуемых данных на внешнем носи-теле и, следовательно, быстро получить к ним доступ.

сетевая

реляционная

Связанные между собой данные, например об од-ном человеке или объекте, объединяются в БД в еди-ную конструкцию, которая называется "запись". При этом части, образующие запись, принято называть по-лями или реже -- элементами данных. Примерами полей могут служить фамилия, номер паспорта, семей-ное положение, наличие или отсутствие детей и т.д.

С появлением компьютерных сетей отпала необхо-димость хранения данных в одной машине и даже в одной стране, возникли так называемые "распреде-ленные БД".

Собственно СУБД, управляющая доступом к данным в базе, является универсальным программным обеспе-чением. Поэтому для адаптации к конкретной области и учета конкретных особенностей последней необходи-ма возможность "подстройки" программного обеспе-чения. С этой целью большинство СУБД обладают встро-енными средствами подобного рода, т.е. фактически собственным языком программирования. Заметим, что в более ранних разновидностях СУБД, например dBASE и родственных ей (FoxPro, Clipper), это было замет-но наиболее отчетливо. В современном программном обеспечении, таком, как MS Access, Paradox, Clarion, создание различных форм и отчетов во многом автома-тизировано, но тем не менее встроенные языковые сред-ства по-прежнему сохраняются.

Примечания для учителей

Если не считать последней части вопроса, то подбор материала для ответа традиционен. Мы надеемся, что приведенных здесь и в предыдущей публикации мате-риалов по типам БД читателям будет достаточно.

По нашему мнению, требовать от учеников четкие определения баз данных и информационных систем совсем не обязательно -- достаточно, если они пра-вильно объяснят данные термины своими словами. Приведенные в разделе базовых понятий определе-ния даны для облегчения ориентировки в материале вопроса.

Примечания для учеников

Советуем в своем ответе обязательно отметить тот факт, что информационные системы могут быть реа-лизованы и без компьютера. После этого вполне есте-ственно рассказать о тех преимуществах, которые до-бавляет применение компьютера.

Приведенный в обязательном разделе перечень функ-ций может показаться на первый взгляд устрашаю-щим. Тем не менее он довольно легко поддается ос-мысленному запоминанию. Вспомните, как вы рабо-тали с БД на уроке: сначала вводили данные, потом исправляли ошибки ввода, после чего занимались сор-тировкой и составлением тех или иных запросов. До-полните это размышлениями о коллективном доступе к данным (на уроках такого, возможно, не было), и вы легко восстановите весь список.

Советуем также четко уяснить для себя, что харак-терно для каждого из перечисленных в билете типов БД. Это даст вам возможность легко составить послед-нюю часть ответа на вопрос: на самом деле от вас требуется лишь краткая их (2--3 предложения) ха-рактеристика.

Ссылка на материалы по вопросу

Подробные материалы опубликованы в "Информа-тике" № 15, 2002, с. 12--14.

2. Различные типы компьютерных вирусов: методы распространения, профилактика заражения

Базовые понятия

Компьютерный вирус, программный код, управле-ние, заражение, профилактика.

Обязательно изложить

Компьютерный вирус -- это программный код, ко-торый в процессе исполнения размножается, т.е. созда-ет новые программные коды, подобные исходному коду и сохраняющие возможность воспроизведения. Компью-терный вирус передается лишь как фрагмент другого программного кода и активизируется, перехватывая управление у кода-носителя после его инициализации.

В настоящее время принято определять тип компью-терного вируса по типу его носителя. В связи с этим выделяют файловые, загрузочные, макро- и сетевые вирусы. Рассмотрим их по порядку.

Файловыми называются вирусы, которые встраива-ются в исполняемые коды, т.е. файлы с именами сот и ехе, или в оверлейные файлы. Для перехвата управ-ления вирус записывается в начало или конец файла. В последнем случае начало файла модифицируется. Не-сколько первых байт оригинального кода присоединя-ются к вирусу, а на их место помещается команда передачи управления на начало вирусного фрагмента. Таким образом, инициализация зараженной програм-мы приводит к запуску вируса, который после выпол-нения всех запланированных действий передает уп-равление своему носителю. Существуют вирусы, кото-рые выполняют все действия (поиск и заражение хотя бы одного файла указанного типа и, возможно, другие действия, как правило, обусловленные каким-либо об-разом, например, датой инициализации), оставаясь в составе кода-носителя. Они называются нерезидент-ными. Есть вирусы, которые в составе кода-носителя производят единственное действие -- инсталляцию своего кода, как независимого приложения, в опера-тивную память. В этом качестве вирус производит все остальные действия. Такие вирусы называются рези-дентными. Они отслеживают ряд системных преры-ваний и активизируются при их возникновении. Та-ким образом, от момента инсталляции до перезагрузки компьютера резидентный вирус успевает заразить большое число файлов. Резидентный вирус может от-слеживать чтение файла-носителя другой,, может быть антивирусной, программой и препятствовать обнару-жению своего кодового фрагмента, например, временно удаляя его из тестируемого файла (стелс-вирус). Вто-рой способ воспрепятствовать обнаружению вируса в составе файла-носителя -- шифрование вирусного кода случайной последовательностью команд процессора. В этом случае фрагмент вируса, инсталлирующий его в оперативную память, производит дешифровку кода. При заражении другого файла ключ шифрования мо-жет меняться (полиморфик-вирус).

Особое место занимают так называемые "компань-он-вирусы", не изменяющие заражаемых файлов. Ал-горитм работы этих вирусов состоит в том, что для заражаемого файла создается файл-двойник, причем при запуске зараженного файла управление получает именно этот двойник, т.е. вирус. Наиболее распрост-ранены компаньон-вирусы, использующие особенность DOS первым выполнять соте-файл, если в одном ката-логе присутствуют два файла с одним и тем же име-нем, но различными расширениями -- сот и ехе. Такие вирусы создают для ехе-файлов файлы-спутни-ки, имеющие то же самое имя, но с расширением сот. Вирус записывается в co/n-файл и никак не изме-няет ехе-файл. При запуске такого файла DOS пер-вым обнаружит и выполнит сотп-файл, т.е. вирус, ко-торый затем запустит и ехе-файл. Некоторые вирусы используют не только вариант сот -- ехе, но также и bat -- сот -- ехе.

Можно предложить несколько профилактических мер, направленных против инфицирования компью-тера файловыми вирусами:

1. Использование только лицензионных программ-ных продуктов.

2. Крайне осторожное отношение к программам, полученным из сети или от знакомых, т.е., прежде чем открыть соответствующий файл, нужно проверить его какой-нибудь антивирусной программой.

3. Использование утилит проверки целостности ин-формации, которые сохраняют данные о файлах и позволяют зафиксировать их несанкционированные изменения. »

4. Отказ в использовании компьютера сомнитель-ными пользователями.

Загрузочными называются вирусы, которые инициа-лизируются при старте компьютера. Они располагают-ся в служебных областях (загрузочных секторах) маг-нитных дисков, как гибких, так и жестких, где поме-щается программа загрузки операционной системы. По-скольку программа загрузки имеет малый объем, вирус не может функционировать в ее составе, т.е. все загру-зочные вирусы являются резидентными. Они, как пра-вило, состоят из двух частей: головы и хвоста, который

может быть пустым. Последовательность действий ви-руса по внедрению в загрузочный сектор такова. Сна-чала вирус выделяет на диске область и делает ее недо-ступной для операционной системы. Затем копирует в эту область свой хвост и содержимое загрузочного сек-тора. После этого вирус замещает своей головой на-чальную программу загрузки и организует передачу уп-равления на свой хвост и далее на начальную програм-му загрузки. Эти действия производятся независимо от того, системная дискета или нет. Достаточно обратить-ся к дискете в процессе загрузки. Как и другие рези-дентные вирусы, загрузочные вирусы могут быть изго-товлены с помощью стеле-технологии. Профилактика заражения загрузочным вирусом такова.

1. Если нет нужды каждый день загружать систему с дискеты, поставьте в BIOS Setup порядок загрузки "сначала -- С:, потом -- А:". Это надежно защитит компьютер от загрузочных вирусов.

2. Физически блокируйте запись на системные дис-кеты.

Макровирусы являются программами на языках (макроязыках), встроенных в некоторые системы об-работки данных (текстовые редакторы, электронные таблицы и т.д.), например, Visual Basic for Applications. Наибольшее распространение получили макровирусы для Microsoft Office. Для своего размножения такие вирусы используют возможности получения управления макро-программой без вмешательства пользователя (автома-тические или стандартные макросы). Вирусы получают управление при открытии или закрытии зараженного файла, перехватывают стандартные файловые функции и затем заражают файлы, к которым каким-либо обра-зом идет обращение. Можно сказать, что большинство макровирусов являются резидентными: они активны не только в момент открытия/закрытия файла, но до тех пор, пока активен сам редактор. Признаком того, что в приложение проник макровирус, является увеличение размеров документов и исчезновение пункта ' Макрос в меню "Сервис". Можно предложить следующие про-филактические действия:

1. Использование утилит проверки целостности инфор-мации, которые сохраняют данные о файлах и позволяют зафиксировать их несанкционированные изменения.

2. Крайне осторожное отношение к файлам, полу-ченным из сети или от знакомых, т.е., прежде чем открыть соответствующий файл, нужно проверить его какой-нибудь антивирусной программой.

3. Хранение дистрибутивных копий офисных про-грамм для их переустановки в случае подозрения за-ражения.

К сетевым относятся вирусы, которые для своего распространения активно используют протоколы и возможности локальных и глобальных сетей. Основ-ным принципом работы сетевого вируса является воз-можность самостоятельно передать свой код на уда-

12

ленный сервер или рабочую станцию. "Полноценные" сетевые вирусы при этом обладают еще и возможнос-тью запустить на выполнение свой код на удаленном компьютере или по крайней мере "подтолкнуть" пользователя к запуску зараженного файла.

Сетевые вирусы прошлого распространялись в ком-пьютерной сети и, как правило, так же, как и компань-он-вирусы, не изменяли файлы или сектора на дисках. Они проникали в память компьютера из компьютер-ной сети, вычисляли сетевые адреса других компьюте-ров и рассылали по этим адресам свои копии. Эти ви-русы иногда также создавали рабочие файлы на дисках системы, но могли вообще не обращаться к ресурсам компьютера (за исключением оперативной памяти).

Современные сетевые вирусы используют электрон-ную почту как для несанкционированного распрост-ранения, так и для заражения файлов рабочих стан-ций. Поскольку среда обитания таких вирусов -- ком-пьютерная сеть, их главная цель -- нарушение работы сети. Самый простой способ, который используется большинством вирусов, это увеличение трафика до размеров, парализующих функционирование сети. Ви-русная идея последнее время используется также для распространения рекламы, которая получила название "спам". Профилактика заражения сетевым вирусом состоит в максимальном сдерживании собственного любопытства. Не следует пытаться прочесть письмо неизвестного вам респондента, как бы ни была при-влекательна его тема.

Желательно изложить

Привести примеры вирусов разных типов.

3. Работа с папками и файлами (переименование, копирование, удаление, поиск, сохранение на различных носителях)

Предлагается следующий набор действий, для ис-полнения которых нужно воспользоваться различны-ми приемами работы с объектами файловой системы Windows.

1. Создать на Рабочем столе папку с именем "Зада-ние" , открыть ее и развернуть на весь экран.

2. Создать папку "Упражнение", открыть ее и от-регулировать размеры так, чтобы ее окно занимало половину окна папки "Задание".

3. Создать в папке "Упражнение" текстовый доку-мент с именем "Текст".

4. Скопировать его в папку "Задание" и переиме-новать в "Текст!".