Экзаменационные билеты по информатике 2000/2001 учебный год (стр. 3 из 19)
Билет № 3
Организация и основные характеристики памяти компьютера.
Большое количество программ и данных, необходимых пользователю, долговременно хранятся во внешней памяти компьютера (на гибких и жестких магнитных дисках, CD-ROM и др.). В оперативную память компьютера загружаются те программы и данные, которые необходимы в данный момент.
По мере усложнения программ и увеличения их функций, а также появления мультимедиа-приложений растет информационный объем программ и данных. Если в середине 80-х годов обычный объем программ и данных составлял десятки и лишь иногда сотни килобайт, то в середине 90-х годов он стал составлять мегабайты и десятки мегабайт. Соответственно растет объем оперативной памяти. В школьном компьютере БК-0010 (1986 г.) объем оперативной памяти составлял 64 Кб, в современных персональных компьютерах он обычно составляет 16 Мбайт и более.
Логически оперативная память разделена на ячейки объемом 1 байт. Соответственно оперативная память 64 Кб содержит 65 536 ячеек, а память 16 Мб содержит 16 777 216 ячеек.
Каждая ячейка имеет свой уникальный двоичный адрес. При необходимости проведения операции считывания/записи данных из данной ячейки адрес ячейки передается от процессора к оперативной памяти по адресной шине.
Разрядность шины адреса определяет объем адресуемой памяти процессора и, соответственно, максимальный объем оперативной памяти, которую можно непосредственно использовать. Разрядность шины адреса у большинства современных персональных компьютеров составляет 32 разряда, т. е. максимальный объем оперативной памяти может составлять 232 == 4 Гб.
Величина аппаратно установленной оперативной памяти в современных рабочих станциях обычно составляет 16 или 32 Мб, а в серверах 64 или 128 Мб. Таким образом, имеется возможность наращивания объема оперативной памяти компьютеров без увеличения разрядности шины адреса процессора.
Физически оперативная память изготавливается в виде БИС (больших интегральных схем) различных типов (SIMM, DIMM), имеющих различную информационную емкость (1, 4, 8, 16, 32 Мб). Различные системные платы имеют различные наборы разъемов для модулей оперативной памяти.
Модули оперативной памяти характеризуются временем доступа к информации (считывания/записи данных). В современных модулях типа SIMM время доступа обычно составляет 60 нс, в. модулях типа DIMM — 10нс.
Различные операционные системы используют различные способы организации оперативной памяти. В школьных компьютерах с 16-разрядной шиной адреса и, соответственно, максимально с 64 Кб адресуемой памяти («Агат», «YAMAHA») реализовывался принцип поочередного (так называемого постраничного) подключения дополнительных блоков физической памяти к адресному пространству процессора.
Таким образом, удавалось увеличить объём оперативной памяти таких компьютеров до 128 Кб и более.
Операционная система MS-DOS создает сложную логическую структуру оперативной памяти:
· основная (conventional) память занимает адресное пространство от 0 до 640 Кб, в нее загружаются операционная система, программы и данные;
· верхняя память (UMB — Upper Memory Blocks) занимает адресное пространство от 640 Кб до 1 Мб, в нее могут быть загружены драйверы устройств;
· высокая (high) память начинается после 1 Мб и имеет объем 64 Кб, в нее может быть частично загружена операционная система;
· память, которая располагается в адресном пространстве «выше» высокой памяти, может использоваться в качестве расширенной памяти или дополнительной памяти; однако память остается недоступной для программ и данных.
Таким образом, под управлением операционной системы MS-DOS аппаратно установленная оперативная память используется очень нерационально. Этот недостаток преодолен в операционной системе Windows, в которой используется простая неструктурированная модель памяти и вся память доступна для загрузки программ и данных.
2. Технология алгоритмического программирования. Основные структуры и средства языка программирования (операторы, функции, процедуры).
Технология алгоритмического программирования базируется на методе последовательной детализации алгоритмов. Сначала формулируется основной алгоритм, который состоит из «крупных» блоков (команд), часть которых может быть непонятна исполнителю (не входит в его систему команд). В этом случае они записываются как вызовы вспомогательных алгоритмов. Затем происходит детализация, т. е. все вспомогательные алгоритмы подробно расписываются с использованием команд, понятных исполнителю.
Как основной алгоритм, так и вспомогательные алгоритмы могут включать основные алгоритмические структуры: линейную, разветвляющуюся и циклическую. В линейной алгоритмической структуре все команды выполняются в линейной последовательности, одна за другой.
В разветвляющиеся алгоритмы входит условие, в зависимости от выполнения или невыполнения которого выполняется та или иная последовательность команд (серий).
В циклические алгоритмы входит последовательность команд, выполняемая многократно. Такая последовательность команд называется телом цикла.
| Линейный |  |
| Ветвление |  |
| Цикл |  |
Алгоритмы могут быть описаны различными способами:
· записаны на естественном языке;
· изображены в виде блок-схемы;
· записаны на алгоритмическом языке;
· закодированы на языке программирования.
Для кодирования алгоритма на языке программирования необходимо знать синтаксис языка, т. е. его основные операторы, типы переменных и др. В школе знакомятся в основном с языком программирования Бейсик.
Язык программирования Basic (Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code — многоцелевой язык для начинающих) был разработан в 1964 году. Языки программирования, в том числе и Basic, развиваются, обогащаются новыми возможностями, и в результате возникают различные версии языка (Бейсик-Агат, MSX-Basic, QBasic, VisualBasic).
Команды и различные типы алгоритмических структур реализуются на языке программирования с помощью операторов. Каждый оператор имеет свой формат.
| Команда | Формат оператора |
| Ввод данных | INPUT <список переменных> |
| Команда | PRINT <список переменных> |
| Присваивание | LET <переменная> = <арифметическое выражение> |
| Команда ветвления | IF <условие>THEN <операторы> ELSE <операторы> |
| Команда цикла | FOR <переменная> FROM <арифметическое выражение>ТО <арифметическое выражение> |
| <операторы>NEXT <переменная> |
В формат операторов, кроме ключевых слов, входят переменные и арифметические выражения. Переменные бывают различных типов, тип переменной определяет, какие значения может принимать эта переменная. В Бейсике переменные могут быть следующих типов: целые (А% = 5), вещественные (А = 3.14), символьные (А$ = "информатика") и массивыDIM А(М, N). Массивы представляют собой одномерные или двумерные таблицы.
Арифметические выражения могут включать в себя: числа, переменные, знаки арифметических выражений, стандартные функции и круглые скобки. Например, арифметическое выражение, которое позволяет определить величину гипотенузы прямоугольного треугольника, будет записываться следующим образом:SQR (А*А + В*В).
Стандартные функции позволяют вычислить значения математических функций, например стандартная функцияSIN (X) позволяет вычислить значения математической функции sin х.
Вспомогательные алгоритмы реализуются на Бейсике с помощью подпрограмм. Для перехода на подпрограмму используется специальный оператор, его формат:GOSUB <номер строки>. Возврат из подпрограммы реализуется с помощью оператораRETURN.
В некоторых других языках программирования, в частности в Паскале, вспомогательные алгоритмы реализуются с помощью процедур.
Билет № 4
Внешняя память компьютера. Носители информации (гибкие и жесткие диски, CD-ROM-диски).
Основное назначение внешней памяти компьютера — долговременное хранение большого количества различных файлов (программ, данных и т. д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, а хранится информация на носителях. Наиболее распространенными являются накопители следующих типов:
— накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) двух различных типов, рассчитанные на диски диаметром 5,25" (емкость 1,2 Мб) и диски диаметром 3,5" (емкость 1,44 Мб);
— накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) информационной емкостью от 1 до 8 Гб;
— накопители CD-ROM для CD-ROM-дисков емкостью 640 Мб.
Для пользователя имеют существенное значение некоторые технико-экономические показатели: информационная емкость, скорость обмена информацией, надежность ее хранения и, наконец, стоимость накопителя и носителей к нему.
| Тип накопителя | Емкость носителя | Скорость обмена | Опасные воздействия | Ориентирвочная стоимость накопителя в у.е. | Ориентирвочная стоимость носителя в у.е. |
| НГМД 5,25" | 1,2Мб | Низкая | Магнитные поля, нагревание | 20 | 0,6 |
| НГМД 3,5" | 1,44 Мб | Низкая | |||
| НЖМД | до8Гб | от Здо 8 Мб/с | Удары | 200 | |
| CD-ROM | 640Мб | ДО 3,6 Мб/с | Загрязнение | 75 | 5 |
В основу записи, хранения и считывания информации положены два физических принципа, магнитный и оптический. В НГМД и НЖМД используется магнитный принцип. При магнитном способе запись информации производится на магнитный носитель (диск, покрытый ферромагнитным лаком) с помощью магнитных головок.