Готовимся к экзамену по информатике

Вывод очевиден: гигантский рост возможностей компьютеров в обработке числовой информации ни в коем случае не отменяет, а в некоторых случаях даже усиливает важность осознанного выбора подходящих методов и технологий решения тех или иных возникающих на практике вычислительных задач.

Современное программное обеспечение, имеющее своей целью реализацию на компьютере всевозможных расчетов, необычайно разнообразно. Для организации вычислений с помощью ЭВМ существует большое количество программ, которые различаются идеологией по-строения, набором возможностей, степенью автоматизации расчетов, трудозатратами на организацию вычислительного процесса, а также возможностями представления результатов (например, в графическом виде). Конечно, круг программных средств и технологий обработки, числовой информации не ограничивается калькулято-рами и электронными таблицами. Любой школьник знает, что вычислительные задачи можно эффективно решать с помощью языков программирования. Некоторые даже имели опыт работы с системами аналитических преоб-разований математических выражений (Maple, Mathematica или им подобными), которые могут, прежде чем подставлять конкретные числовые значения, решить задачу в общем виде; часто полученных формул уже без всяких дополнительных расчетов бывает достаточно, чтобы понять результаты задачи.

Выбираемое для вычислений программное обеспечение должно соответствовать уровню их сложности (вспомните, например, пословицу о стрельбе из пушки по воробьям).

Однократные вычисления по 1--2 небольшим формулам быстрее и проще всего выполнить, запустив программу-калькулятор. Отметим, что данный подход эффективен именно при небольших объемах вычисле-ний и когда не требуется их многократное повторение; в противном случае возрастает вероятность ошибок и становится оправданным применение более сложного программного обеспечения.

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

Тем не менее, на практике вполне могут встретиться 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 числовой информации, разработчики предоставляют нам целый ряд типов программного обеспечения. Мы можем, в частности:

1) использовать программу-калькулятор;

2) применять непосредственный режим языка программирования (например, Basic);

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

4) воспользоваться электронной таблицей;

5) написать программу-макрос для электронной таблицы (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 решения вычислительной задачи на отдельные составляю-щие и посмотреть, как они поддерживаются при различных способах решения. Результаты удобно представить 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 состоянии заменить большое количество "ручных" операций), повторяемости тех или иных действий (повторение 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 данный вопрос хочет услышать от вас учитель. В свете рассказанного ранее может оказаться, что часть изложения (раздел "желательно изложить") можно будет вообще пропустить.

Ссылка на материалы по вопросу

Подробный текст материалов к вопросу опубликован 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 интересующем нас сейчас смысле называется все то, что требует реакции программы. Сюда относятся действия пользователя с мышью и клавиатурой, а также всевозможные изменения состояния системы: появление и исчезновение окон, изменение содержимого области ре-дактирования в результате вывода и многое другое. Написанная нами программа должна в ответ на происхо-дящие события осуществлять те или иные действия: например, по щелчку мыши вызывать появление диалого-вого окна, при закрытии активного окна переключать фокус ввода на одно из оставшихся окон, а при уменьшении 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 собой совокупность обработчиков (подчас абсолютно независимых друг от друга) тех или иных событий. Проще говоря, программист должен описать, как его приложение 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 всего построить на конкретном примере. Один из вариантов такого рассмотрения подробно изложен в предыдущей публикации по билетам 11-го класса, где разбирается несложная программа, которая осуществляет букси-ровку с помощью кнопки мыши небольшой картинки.

Желательно изложить

Поскольку реакция программы на события, как правило, связана с конкретными визуальными компонентами -- щелчок по кнопке, изменение размеров окна и т.п., обработчики также принято считать методами конкретных объектов. В качестве наиболее распространенного примера рассмотрим заголовок обработчика события OnClick (реакция на щелчок мыши) в системе 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 интерес, так: как; позволяет делать общий обработчик; на группу компонентов. Скажем, для калькулятора вместо 10 однотипных обработчиков кнопок можно написать всего один:

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

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

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

Основой обработки событий в современных программных системах служит посылка и прием сообщений. В простейшем случае сообщение представляет собой несколько помещаемых в строго определенное место памяти целых чисел. Первое является идентификатором сообщения: проще говоря, оно позволяет однозначно определить назначение сообщения. Остальные числа являются параметрами, 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 утверждать, что каждому типу сообщений соответствует строго определенная "уточняющая" информация.

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

Примечание. Советую также в случае более глубокого интереса к вопросу о сообщениях Windows внимательно последить за последующими номерами газеты. Там будет опубликована 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

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

2. Этапы развития вычислительной техники. Основные технические характеристики современного персонального компьютера.

3. Практическое задание по работе с электронной почтой (в локальной или глобальной компьютерной 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, видеоадаптер, сканер, цифровой фотоаппарат, растровая компьютерная графика, векторная компьютерная графика, фрактальная компьютерная графика, ЗО-графика, деловая графика, анимационная графика.

Обязательно изложить

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине пятидесятых годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом "де-факто" для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.

Специальную область информатики, занимающуюся методами и средствами создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, называют компьютерной графикой. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Например, в медицине (компьютерная томография), научных исследованиях, моделировании тканей и одежды, опытно-конструкторских разработках.

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

На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: "Инженерная графика", "Научная графика", "Web-графика", "Компьютерная полиграфия" -- и прочие. На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий образовалась область компьютерной графики и анимации.

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

Информационную связь между пользователем и компьютером обеспечивает монитор. Система отображения компьютера состоит из двух главных компонентов:

* 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 электронов, которые с большой скоростью двигаются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, кото-рые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, который видит пользователь, сидящий перед экраном компьютера.

Химическое вещество, используемое в качестве люминофора, характеризуется временем послесвечения, которое отображает длительность свечения люминофора 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, прочерчивая 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 меняется, в результате чего изменяется яркость свечения соответствующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется возобновлением (или регенерацией) изображения.

Существуют альтернативные конструкции средств отображения, основанные на других физических явлениях. Позаимствовав технологию у изготовителей плоских индикационных панелей, некоторые компании разработали жидкокристаллические дисплеи, называемые 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 жидкокристаллические панели с активной матрицей в настоящее время превосходят большинство моделей мониторов с электронно-лучевой трубкой.

Разрешающая, способность, или разрешение, монитора -- это размер минимальной детали изображе-ния, которую можно различить на экране. Данный параметр характеризуется количеством элементов разложения -- пикселей (pixel) -- по горизонтали и вертикали экрана. Чем больше количество пикселей, тем более детальное изображение формируется на экране. Необходимое разрешение в значительной степени зависит от конкретного приложения. Символьные приложения (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 монитором. 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 вводить 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 изображений используются соответствующие средства ма-шинной графики; текста -- программы распознавания, например, Fine Reader.

Рисунок с точки зрения растрового редактора состоит из отдельных точек (элементов) -- пикселей. Чаще всего пиксель есть объединение нескольких фи-зических точек экрана, и только в частном случае каждый 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 координаты нет необходимости, а достаточно запомнить последовательность 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 графике -- линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.

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

Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками, именуемыми узлами. УЗЛЫ также имеют свойства, параметры которых влияют на форму конца линии и характер сопряжения с другими объектами.

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

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

Система научной и инженерной графики -- система, позволяющая в цвете и в заданном масштабе отображать на экране графики двухмерных и трехмерных функций, заданных в табличном или аналитическом виде, системы изолиний, в том числе и нанесен-ные на поверхность объекта, сечения, проекции, карты и др.

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

Ссылка на материалы вопроса

1. "Информатика" № 14, 2002, с. 14--20.

2. Мураховский В.И. Компьютерная графика / Под ред. С.В. Симоновича. М.: АСТПРЕСС СКД, 2002, 640 с.

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

4. Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 11-е издание. / Пер. с англ. / Учебное пособие М.: Издательский дом "Вильяме", 2000, 1136 с.

2. Этапы развития вычислительной техники. Основные технические характеристики современного персонального компьютера

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 техники 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 начался на заре человеческой цивилизации. Он базировался на использовании пальцев рук и ног. Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился предшественником счета на абаке -- наиболее развитом счетном приборе древности. Аналогом абака на Руси являются дошедшие до наших дней счеты. Использование абака предполагает выполнение вычислений по разрядам, т.е. наличие некоторой позиционной системы счисления.

В начале XVII века шотландский математик Дж. Непер ввел логарифмы, что оказало революционное влияние на счет. Изобретенная им логарифмическая линейка успешно использовалась еще пятнадцать лет назад, более 360 лет прослужив инженерам. Она, не-сомненно, является венцом вычислительных инструментов ручного периода автоматизации.

Развитие механики в XVII веке стало предпосылкой 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 шестиразрядными 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 формировалось мнение о возможности автоматизации умственного труда.

1673 г. -- немецкий математик Лейбниц создает первый арифмометр, позволяющий выполнять все четыре 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 программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати. Первая спроектированная Бэббиджем машина, разностная машина, работала на паровом двигателе. Она заполняла таблицы логарифмов методом постоянной дифференциации и заносила результаты на металлическую пластину. Работающая модель, которую он создал в 1822 году, была шестиразрядным калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы. Второй проект Бэббиджа -- аналитическая машина, использующая принцип программного управления и предназначавшаяся для вычисления любого алгоритма. Проект не был реализован, но получил широкую известность и высокую оценку ученых.

Аналитическая машина состояла из следующих четырех основных частей:

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

-- блок обработки данных (мельница -- арифметическое устройство);

-- блок управления последовательностью вычислений (устройство управления);

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

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

III. Электромеханический этап развития ВТ является наименее продолжительным и охватывает около 60 лет -- от первого табулятора Г.Холлерита до первой ЭВМ ENIAC.

1887 г. -- создание Г.Холлеритом в США первого счетно-аналитического комплекса, состоящего из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Одно из наиболее известных его применений -- обработка результатов переписи населения в нескольких странах, в том числе и в России. В дальнейшем фирма Холлерита стала одной из четырех фирм, положивших начало известной корпорации IBM.

Начало 30-х годов XX века -- разработка счетно-аналитических комплексов. Состоят из четырех основных устройств: перфоратор, контрольник, сортировщик и табулятор. На базе таких комплексов создаются вычислительные центры.

В это же время развиваются аналоговые машины.

1930 г. -- В.Буш разрабатывает дифференциальный анализатор, использованный в дальнейшем в военных целях.

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

1944 г. -- Г.Айкен разрабатывает и создает управляемую вычислительную машину MARK-1. В дальнейшем 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 вычислительной 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, логической архитектуре и программном обеспечении, кроме того, они различаются по быстродействию, оперативной 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 требованиям:

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

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.

логовой обработки информации с использованием естественных языков, возможности обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов (интел-лектуализация ЭВМ);

2) упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках; усовершенствовать инструментальные средства разработчиков;

3) улучшить основные характеристики и эксплуатационные 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 известных фирмах, часто производителях основных блоков компьютера, гарантирующих высокое качество продукции (фирмах IBM, Compaq, Hewlett Packard и др.);

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

Компьютеры Brand Name должны иметь товарные знаки, указывающие на изготовителя ПК, производителей его комплектующих, торгующую фирму (товарный знак дилера). Наличие товарного знака, помимо всего прочего, определяет перечень услуг, качество обслуживания 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 компьютера [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 производительность компьютера. Основными факторами повышения 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 локальной 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, содержащей адаптеры дисковых интерфейсов и поддерживающей последовательные и параллельный порты для подключения принтера, мыши и др.

Ссылка на материалы вопроса

1. Апокин И.А., Майстров Л.Е. История вычислительной техники. М.: Наука, 1990.

2. Вершинин О.Е. За страницами учебника информатики. М.: Просвещение, 1992.

3. Информатика: Учебник. 3-е перераб. изд. / Под ред. проф. Н.В. Макаровой. М.: Финансы и статистика, 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 существенно зависит от сетевых возможностей вашего компьютерного 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 публикаций по данному вопросу билета, при отсутствии доступа в Интернет важную роль в организации данного задания играет программное обеспечение, позволяющее организовать 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 пользователей). Во-вторых, она работает со стандартными клиентскими 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 компьютерном классе с локальной сетью, но их обсуждение выходит за рамки нашей сегодняшней прагматической публикации.

Итак, наберите адрес http://eourierms. narod.ru, скачайте программу и разархивируйте ее в нужный каталог на учительской машине. Запустите исполняемый файл и создайте учетные записи ученических компьютеров.

Остается настроить обычным образом клиентское 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 задание присоединением к письму вложения, усложнить работу введением менее распространенной кодировки 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

Се.

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: методы 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 систематизированных сведений об объектах окружающего нас мира по какой-либо области знаний.

Системы управления базами данных -- универсальное программное обеспечение для работы с базами данных.

Информационная система -- комплекс программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения, изменения и обработки информации, а также обеспечивающих взаимодействие с пользователем.

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 работа с программным обеспечением для хранения и об-работки больших массивов информации -- системами управления базами данных и всевозможными информационными системами. Современные компьюте-ры способны накапливать гигантские объемы информации в любых сферах человеческой деятельности, сортировать и анализировать их, а затем выдавать по запросу человека.

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

Обязательно обратите внимание на то, что в определении отсутствует упоминание о компьютере. И это не ошибка -- хранение систематизированных данных в виде различных картотек использовалось до появле-ния самых первых вычислительных машин. Вспомните, 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 системами управления базами данных, или сокращенно СУБД. Именно наличие СУБД и разработанных на ее базе программ для конкретной предметной области превращает огромный объем хранимых в компьютерной памяти сведений в мощную справочную систему, способную производить поиск и отбор необходимой нам информации. Подобные системы принято называть информационными.

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

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

* Исправление информации (также с контролем правильности ввода).

* Удаление устаревшей информации.

* Контроль целостности и непротиворечивости данных. Здесь имеется в виду, что данные, хранящиеся 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 контроля за целостностью, который только что обсуждался, 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 свойствами. Одна из наиболее важных в практическом отношении задач, ради которой ставятся все остальные.

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

* Обеспечение коллективного доступа к данным. В современных информационных системах возможен параллельный доступ к одним и тем же дан-ным нескольких пользователей, поэтому СУБД должны 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 пользователю интерфейс.

Организация БД: иерархическая

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

В иерархической базе данных записи образуют особую структуру, называемую деревом (см. рисунок). При таком способе организации каждая запись может принадлежать только одному "родителю" (более правильный термин -- "владелец отношения"). В качестве примеров такого рода отношений можно привести следующие: организация -- [основная работа] -- работник, банк -- [вклад] -- сберкнижка, футболь-ная команда -- [хозяин поля] -- матч и т.п. Отметим, 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 устанавливать произвольным образом, без всяких ограничений, поэтому запись может быть найдена значительно быстрее (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 информацией о нем образует довольно густую сеть сложных связей. Трудность состоит в том, что указанную организацию БД, к сожалению, сложно реализовать на компьютере.

Хотя описанные выше способы являются более универсальными, на практике распространен самый простой 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 отношения удобно представлять в виде таблиц, то говорят, что реляционные базы -- это базы с табличной формой организации. Их примеры имеются в любом учебнике, поэтому предлагаем читателям подобрать их самостоятельно.

Желательно изложить

Говоря о БД, нельзя обойти стороной вопрос, связанный с организацией в них данных. Помимо собственно данных, в любой базе имеется информация о ее строении, которую чаще всего называют структурой. В простейшем случае структура просто указывает тип информации и объем требуемой для нее памяти. Сведения о структуре позволяют СУБД легко рассчитывать местоположение требуемых данных на внешнем носителе и, следовательно, быстро получить к ним доступ.

Сетевая реляционная

Связанные между собой данные, например об одном человеке или объекте, объединяются в БД в единую конструкцию, которая называется "запись". При этом части, образующие запись, принято называть полями или реже -- элементами данных. Примерами полей могут служить фамилия, номер паспорта, семейное положение, наличие или отсутствие детей и т.д.

С появлением компьютерных сетей отпала необходимость хранения данных в одной машине и даже в одной стране, возникли так называемые "распределенные БД".

Собственно СУБД, управляющая доступом к данным в базе, является универсальным программным обеспечением. Поэтому для адаптации к конкретной области и учета конкретных особенностей последней необходима возможность "подстройки" программного обеспечения. С этой целью большинство СУБД обладают встроенными 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 заметно наиболее отчетливо. В современном программном обеспечении, таком, как MS Access, Paradox, Clarion, создание различных форм и отчетов во многом автоматизировано, но, тем не менее, встроенные языковые средства 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 правильно 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 реализованы и без компьютера. После этого вполне естественно рассказать о тех преимуществах, которые добавляет применение компьютера.

Приведенный в обязательном разделе перечень функций может показаться на первый взгляд устрашающим. Тем не менее, он довольно легко поддается осмысленному запоминанию. Вспомните, как вы работали с БД на уроке: сначала вводили данные, потом исправляли ошибки ввода, после чего занимались сортировкой и составлением тех или иных запросов. Дополните 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 характерно для каждого из перечисленных в билете типов БД. Это даст вам возможность легко составить последнюю 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, который в процессе исполнения размножается, т.е. созда-ет новые программные коды, подобные исходному коду и сохраняющие возможность воспроизведения. Компьютерный вирус передается лишь как фрагмент другого программного кода и активизируется, перехватывая управление у кода-носителя после его инициализации.

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

Файловыми называются вирусы, которые встраиваются в исполняемые коды, т.е. файлы с именами сот и ехе, или в оверлейные файлы. Для перехвата управления вирус записывается в начало или конец файла. В последнем случае начало файла модифицируется. Несколько первых байт оригинального кода присоединяются к вирусу, а на их место помещается команда передачи управления на начало вирусного фрагмента. Таким образом, инициализация зараженной программы приводит к запуску вируса, который после выполнения всех запланированных действий передает управление своему носителю. Существуют вирусы, которые выполняют все действия (поиск и заражение хотя бы одного файла указанного типа и, возможно, другие действия, как правило, обусловленные каким-либо образом, например, датой инициализации), оставаясь в составе кода-носителя. Они называются нерезидентными. Есть вирусы, которые в составе кода-носителя производят единственное действие -- инсталляцию своего кода, как независимого приложения, в оперативную память. В этом качестве вирус производит все остальные действия. Такие вирусы называются резидентными. Они отслеживают ряд системных прерываний и активизируются при их возникновении. Таким образом, от момента инсталляции до перезагрузки компьютера резидентный вирус успевает заразить большое число файлов. Резидентный вирус может отслеживать чтение файла-носителя другой, может быть антивирусной, программой и препятствовать обнаружению своего кодового фрагмента, например, временно удаляя его из тестируемого файла (стелс-вирус). Второй 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 может меняться (полиморфик-вирус).

Особое место занимают так называемые "компаньон-вирусы", не изменяющие заражаемых файлов. Алгоритм 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 распространены компаньон-вирусы, использующие особенность DOS первым выполнять соте-файл, если в одном каталоге присутствуют два файла с одним и тем же именем, но различными расширениями -- сот и ехе. Такие вирусы создают для ехе-файлов файлы-спутники, имеющие то же самое имя, но с расширением сот. Вирус записывается в co/n-файл и никак не изменяет ехе-файл. При запуске такого файла DOS первым обнаружит и выполнит сотп-файл, т.е. вирус, который 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 компьютера файловыми вирусами:

1. Использование только лицензионных программных 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 информации, которые сохраняют данные о файлах и позволяют зафиксировать их несанкционированные изменения. »

4. Отказ в использовании компьютера сомнительными пользователями.

Загрузочными называются вирусы, которые инициализируются при старте компьютера. Они располагаются в служебных областях (загрузочных секторах) магнитных дисков, как гибких, так и жестких, где помещается программа загрузки операционной системы. Поскольку программа загрузки имеет малый объем, вирус не может функционировать в ее составе, т.е. все загрузочные вирусы являются резидентными. Они, как правило, состоят из двух частей: головы и хвоста, который может быть пустым. Последовательность действий вируса по внедрению в загрузочный сектор такова. Сначала вирус выделяет на диске область и делает ее недоступной для операционной системы. Затем копирует в эту область свой хвост и содержимое загрузочного сектора. После этого вирус замещает своей головой начальную программу загрузки и организует передачу управления на свой хвост и далее на начальную программу загрузки. Эти действия производятся независимо от того, системная дискета или нет. Достаточно обратить-ся к дискете в процессе загрузки. Как и другие резидентные вирусы, загрузочные вирусы могут быть изготовлены 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 дискеты.

Макровирусы являются программами на языках (макроязыках), встроенных в некоторые системы обработки 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 макропрограммой без вмешательства пользователя (автоматические или стандартные макросы). Вирусы получают управление при открытии или закрытии зараженного файла, перехватывают стандартные файловые функции и затем заражают файлы, к которым каким-либо образом 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 профилактические действия:

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

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