Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный технологический институт

УЧЕБНАЯ ПРАКТИКА

ПО ИНФОРМАТИКЕ

Студент

Владимирский Д.В.

Руководитель, должность

Парамонова Н.Н.

Санкт-Петербург 2013

1. Сигналы; кодирование и квантование сигналов. Системы счисления

Физические сигналы являются непрерывными функциями времени. Чтобы преобразовать непрерывный, в частности, аналоговый сигнал в цифровую форму используются аналого-цифровые пребразователи (АЦП). Процедуру аналого-цифрового преобразования сигнала обычно представляют в виде последовательности трех операций: дискретизации, квантования и кодирования. Операция дискретизации заключается в определении выборки моментов времени измерения сигнала.

Операция квантования состоит в считывании значений координаты сигнала в выбранные моменты измерения с заданным уровнем точности, а операция кодирования - в преобразовании полученных измерений сигнала в соответствующие значения некоторого цифрового кода или кодовой комбинации, которые затем передаются по каналам связи.

Процедуру восстановления непрерывного сигнала из цифрового представления также можно представить в виде двух операций: декодирования и демодуляции. Операция декодирования выполняет операцию обратную операции кодирования, т.е. преобразует последовательность заданных значений кодовой комбинации (кодовых слов) в последовательность измерений, следующих друг за другом через заданные интервалы времени дискретизации. Операция демодуляции выполняет интерполяцию или восстановление непрерывного сигнала по его измерениям. Преобразование сигнала из цифровой формы в непрерывный сигнал осуществляется цифро-аналоговыми пребразователями (ЦАП). Считается, что система аналого-цифрового и цифро-аналогового преобразований адекватна сигналу, если восстановленный непрерывный сигнал (копия) соответствует исходному непрерывному сигналу (оригиналу) с заданной погрешностью.

2. Квантование по уровню

При квантовании по уровню непрерывное множество значений функции x(t) заменяется множеством дискретных значений. Для этого в диапазоне непрерывных значений функции x(t) выбирается конечное число дискретных значений этой функции (дискретных уровней) и в процессе квантования значение функции x(t) в каждый момент времени заменяется ближайшим дискретным значением. В результате квантования образуется ступенчатая функция g(t).

Квантование по уровню практически может осуществляться двумя способами. При первом способе квантования мгновенное значение функции x(t) заменяется меньшим дискретным значением. При втором способе квантования мгновенное значение функции x(t) заменяется ближайшим меньшим или большим дискретным значением в зависимости от того, какое из этих значений ближе к мгновенному значению функции.В этом случае переход ступенчатой функции с одной ступени на другую происходит в те моменты, когда первоначальная непрерывная функция x(t) пересекает середину между соответствующими соседними дискретными уровнями.

Расстояние между дискретными соседними уровнями называется интервалом или шагом квантования. Различают равномерное квантование по уровню, при котором шаг квантования постоянен, и неравномерное квантование по уровню, когда шаг квантования непостоянен. На практике преимущественное применение получило равномерное квантование в связи с простотой его технической реализации.

В следствии квантования функции по уровню появляются методические погрешности, так как действительное мгновенное значение функции заменяется дискретным значением. Эта погрешность, которая получила название погрешности квантования пол уровню или шума квантования, имеет случайный характер. Абсолютное её значение в каждый момент времени определяется разностью между квантованным значением g(t) и действенным мгновенным значением x(t) функции. Закон распределения этой погрешности зависит от закона распределения x(t).

3. Квантование по времени

Рассмотрим сущность понятия дискретизации сигнала x(t) применительно к детерминированной функции. Дискретизация сигнала x(t) связана с заменой промежутка изменения независимой пременной некоторым множеством точек, т.е. операции дискретизации соответствует отображение x(t) x(ti) x(t) - функция, описывающая сигнал x(ti) - функция, описывающая сигнал, полученный в результате дискретизации, то есть в результате дискретизации исходная функция x(t) заменяется совокупностью отдельных значений x(ti). По значениям x(ti) можно восстановить исходную функцию x(t) с некоторой погрешностью. Функция, полученная в результате восстановления (интерполяции) по значениям x(ti) , называется воспроизводящей и обозначается через V(t).

При обработке сигналов дискретизация по t должна производится таким образом, чтобы по отсчетным значениям x(ti) можно было получить воспроизводящую функцию V(t), которая с заданной точностью отображает исходную функцию x(t). При дискретизации сигналов приходится решать вопрос о том, каков должен быть шаг дискретизации=ti-ti-1.

При малых шагах дискретизации количество отсчетов функции на отрезке обработки будет большим и точность воспроизведения - высокой. При больших количество отсчетов уменьшается, но при этом снижается точность восстановления. Оптимальной является такая дискретизация, которая обеспечивает представление исходного сигнала с заданной точностью при минимальном количестве выборок. В этом случае все отсчеты существенны для восстановления исходного сигнала. При неоптимальной дискретизации имеются еще и избыточные отсчеты, которые не нужны для восстановления сигнала с заданной точностью и загружают канал передачи информации. Задача сокращения избыточных отсчетов может рассматриваться как задача описания непрерывных сигналов с заданной точностью минимальным чмслом дискретных характеристик.

4. Системы счисления

Для удобства последующего преобразования дискретный сигнал подвергается кодированию (о кодировании см. в разделе Кодирование сигнала). Большинство кодов основано на системах счисления, причем использующих позиционный принцип образования числа, при котором значение каждой цифры зависит от ее положения в числе.

Примером позиционной формы записи чисел является та, которой мы пользуемся (так называемая арабская форма чисел). Так, в числах 123 и 321 значения цифры 3, например, определяются ее положением в числе: в первом случае она обозначает три единицы (т.е. просто три), а во втором - три сотни (т.е. триста). сигнал кодирование квантование счисление графика анимация

Тогда полное число получается по формуле:

где l - количество разрядов числа, уменьшенное на 1,

i - порядок разряда,

m - основание системы счисления,

a_i - множитель, принимающий любые целочисленные значения от 0 до m-1, и соответствующий цифре i-го порядка числа.

Например, для десятичного (m = 10) числа 345 его полное значение рассчитывается по формуле:

3*10² + 4*10¹ + 5*10⁰ = 345.

Римские числа являются примером полупозиционной системы образования числа: так, в числах IX и XI знак I обозначает в обоих случаях единицу (признак непозиционной системы), но, будучи расположенным слева от знака X (обозначающего десять), вычитается из десяти, а при расположении справа - прибавляется к десяти. В первом случае полное значение числа равно 9, во втором - 11.

В современной информатике используются в основном три системы счисления (все - позиционные): двоичная, шестнадцатеричная и десятичная.

Двоичная система счисления используется для кодирования дискретного сигнала, потребителем которого является вычислительная техника. Такое положение дел сложилось исторически, поскольку двоичный сигнал проще представлять на аппаратном уровне. В этой системе счисления для представления числа применяются два знака - 0 и 1.

Шестнадцатеричная система счисления используется для кодирования дискретного сигнала, потребителем которого является хорошо подготовленный пользователь - специалист в области информатики. В такой форме представляется содержимое любого файла, затребованное через интегрированные оболочки операционной системы, например, средствами Norton Commander в случае MS DOS. Используемые знаки для представления числа - десятичные цифры от 0 до 9 и буквы латинского алфавита - A, B, C, D, E, F.

Десятичная система счисления используется для кодирования дискретного сигнала, потребителем которого является так называемый конечный пользователь - неспециалист в области информатики (очевидно, что и любой человек может выступать в роли такого потребителя). Используемые знаки для представления числа - цифры от 0 до 9.

Соответствие между первыми несколькими натуральными числами всех трех систем счисления представлено в таблице перевода:

Десятичная система	Двоичная система	Шестнадцатеричная система
0	0	0
1	1	1
2	10	2
3	11	3
4	100	4
5	101	5
6	110	6
7	111	7
8	1000	8
9	1001	9
10	1010	A
11	1011	B
12	1100	C
13	1101	D
14	1110	E
15	1111	F
16	10000	10

Для различения систем счисления, в которых представлены числа, в обозначение двоичных и шестнадцатеричных чисел вводят дополнительные реквизиты:

для двоичных чисел - нижний индекс справа от числа в виде цифры 2 или букв В либо b (binary - двоичный), либо знак B или b справа от числа. Например, 101000₂ = 101000_b = 101000_B = 101000B = 101000b;

для шестнадцатеричных чисел - нижний индекс справа от числа в виде числа 16 или букв H либо h (hexadecimal - шестнадцатеричный), либо знак H или h справа от числа. Например, 3AB₁₆ = 3AB_H = 3AB_h = 3ABH = 3ABh.

Для перевода чисел из одной системы счисления в другую существуют определенные правила. Они различаются в зависимости от формата числа - целое или правильная дробь. Для вещественных чисел используется комбинация правил перевода для целого числа и правильной дроби.

5. Запоминающие устройства: классификация, принцип работы, основные характеристики. Системная память: ОЗУ, ПЗУ, кэш. Внешняя память: винчестер; стример; накопитель на гибких магнитных дисках; накопители на компакт-дисках

В настоящее время существует большое количество различных типов ЗУ, используемых в ЭВМ и системах. Эти устройства различаются рядом признаков: принципом действия, логической организацией, конструктивной и технологической реализацией, функциональным назначением и т.д. Большое количество существующих типов ЗУ обусловливает различия в структурной и логической организации (систем) памяти ЭВМ. Требуемые характеристики памяти достигаются не только за счет применения ЗУ с соответствующими характеристиками, но в значительной степени за счет особенностей ее структуры и алгоритмов функционирования.

Память ЭВМ почти всегда является "узким местом", ограничивающим производительность компьютера. Поэтому в ее организации используется ряд приемов, улучшающих временные характеристики памяти и, следовательно, повышающих производительность ЭВМ в целом.

Классификация запоминающих устройств и систем памяти позволяет выделить общие и характерные особенности их организации, систематизировать базовые принципы и методы, положенные в основу их реализации и использования.

Один из возможных вариантов классификации ЗУ представлен на рис.3. В нем устройства памяти подразделяются по двум основным критериям: по функциональному назначению (роли или месту в иерархии памяти) и принципу организации.

В работе компьютера используется несколько видов памяти. КЭШ (CASH) - "обменник". В зависимости от мощности и возраста процессора Кэш бывает одно и многоуровневый. Находится он в корпусе процессора. Он нужен процессору, в частности, арифметическо-логическому устройству (АЛУ) для быстрого сохранения результатов работы и быстрого чтения данных для работы. Самый быстрый и самый мелкий вид памяти: от 32 байт для КЭШ первого уровня до 4-х Мбайт КЭШа третьего уровня. Процессор в первую очередь работает с КЭШем а уже потом со всеми другими типами памяти. ОЗУ или RAM выполняет примерно те же функции что и КЭШ, только ОЗУ намного медленнее, хотя объем больше. В ОЗУ хранятся данные, которые не требуют мгновенного доступа. Данные можно изменить с помощью специальной программы BIOS Setup (хранится там же где и БИОС) и только вручную. Во внутренних накопителях, жестких дисках (HDD или НЖМД), твердотельных накопителях (SSD) хранится вся главная информация компьютера: операционная система, программы, пользовательские данные и т.д. Главная особенности ПЗУ - большое время хранения информации (>10 лет), большой объем и независимость от электропитания. Недостаток - невысокая скорость работы с данными по сравнению с ОЗУ.

Внешняя память - это память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер

Дисковод (накопитель) - устройство записи/считывания информации. Накопители имеют собственное имя - буква латинского алфавита, за которой следует двоеточие. Для подключения к компьютеру одного или несколько дисководов и управления их работой нужен Дисковый контроллер

Носитель информации (носитель записи) - материальный объект, способный хранить информацию. Информация записывается на носитель посредством изменения физических, химических и механических свойств запоминающей среды

По типу доступа к информации внешнюю память делят на два класса:

Устройства прямого (произвольного) доступа - время обращения к информации не зависит от места её расположения на носителе;

Устройство последовательного доступа - такая зависимость существует

В состав внешней памяти входят: 1) накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); 2) накопители на гибких магнитных дисках (НГМД); 3) накопители на магнитооптических компакт дисках; 4) накопители на оптических дисках (CD-ROM); 5) накопители на магнитной ленте и др.

НГМД - накопители на гибких магнитных дисках

- Предназначены для хранения небольших объемов информации

- Следует оберегать от сильных магнитных полей и нагревания

- Это носители произвольного (прямого) доступа к информации

- Используются для переноса данных с одного компьютера на другой

- Для работы с информации носитель должен быть отформатирован, т.е. должна быть произведена магнитная разметка диска на дорожки и секторы

- Скорость обмена информации зависит от скорости вращения дисковода. Для обращения к диску, вставленному в дисковод, присваивается имя А:

- Объём ГМД сравнительно небольшой (3,5 дюйма - 1,44 Мбайт)

- Рекомендуется делать копии содержимого ГМД

Диски называются гибкими потому, что их рабочая поверхность изготовлена из эластичного материала и помещена в твердый защитный конверт. Для доступа к магнитной поверхности диска в защитном конверте имеется закрытое шторкой окно. Поверхность диска покрыта специальным магнитным слоем (1- намагниченный участок, 0 - не намагниченный). Информация записывается с двух сторон диска на дорожки в виде концентрических окружностей. Дорожки разбиваются на секторы. Современные дискетки имеют программную разметку. На каждом секторе выделяется участок для его идентификации, а на остальное место записываются данные. Дисковод снабжен двумя двигателями. Один обеспечивает вращение внутри защитного конверта. Второй перемещает головку записи/чтения вдоль радиуса поверхности диска. В защитном конверте имеется специальное окно защиты записи. С помощью бегунка это окно открывают и дискета становится доступна только на чтение, а на запись доступа не будет. Это предохраняет информацию на диске от изменения и удаления.

НЖМД - накопители на жестких магнитных дисках

- Предназначены для хранения той информации, которая наиболее часто используется в работе - программ операционной системы, компиляторов, сервисных программ, прикладных программ пользователя, текстовых документов, файлов базы данных

- Следует оберегать от ударов при установке и резких перемещений в пространстве

- Это носители с произвольным доступом к информации

- Для хранения информации разбивается на дорожки и секторы

- Скорость обмена информации значительно выше ГД

- Объём ЖД измеряется от Мбайт до сотен Гбайт

НЖМД встроены в дисковод и являются несъемными. Они представляют собой несколько алюминиевых дисков с магнитным покрытием, заключенных в единый корпус с электродвигателем, магнитными головками и устройством позиционирования. К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка, которая перемещается по радиусу диска с внешней стороны к центру. Во время работы дисковода диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации. Благодаря хорошей защищенности от пыли, влаги и других внешних воздействий достигают высокой плотности записи, в отличии от дискет.

Для обращения к НЖМД используется имя, задаваемое прописной латинской буквой, начиная с С: , но с помощью специальной системной программы можно разбить свой физический ЖД на несколько логических дисков, каждому из которых дается соответствующее имя.

Накопители на жестких магнитных дисках часто называют винчестер - по первой модели ЖД, имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что совпало с калибром 30?/30? охотничьего ружья

Оптические (лазерные) CD и DVD диски

- Предназначены для хранения любого вида информации

- Информацию на CD записывается с помощью лазерного луча

- Следует оберегать от царапин и загрязнения поверхности

- Это носители прямого (произвольного) доступа к информации

- Объем (ёмкость) CD составляет сотни Мбайт; DVD -более 1Гбайта

- Более долговечны и надежны, чем магнитные диски

CD - Compact Disk. Изготовляют из органических материалов с напылением на поверхность тонкого алюминиевого слоя. Лазерный диск имеет одну дорожку в виде спирали. Информация записывается отдельными секторами мощным лазерным лучом, выжигающим на поверхности диска углубления, и представляет собой чередование впадин и выпуклостей. При считывании информации выступы отражают свет слабого лазерного луча и воспринимаются как «1», впадины поглощают луч и, воспринимаются как «0». Это бесконтактный способ считывания информации. Срок хранения 50-100лет

DVD - Digital Video Disk. Имеет те же размеры, что и CD. Объем - Гбайт. Может быть односторонним или двухсторонним, а на каждой стороне может быть 1 или 2 рабочих слоя.

Накопители на магнитных лентах (НМЛ)

- Используют для резервного (относительно медленного) копирования и хранения больших объемов информации (архивы)

- Устройство для записи и считывания магнитных лент называется стример

- Это устройство последовательного доступа к информации

Стример- это устройство для резервного копирования данных винчестера на случай их возможной потери (вирус, поломка). Если использовать для этой цели дискеты, потребуется не только много дискет, но и много времени. Стример быстро записывает данные на магнитную ленту в специальной кассете. Новейшие разработки позволяют использовать для этой цели обычные видеокассеты, но это может потребовать длительного времени. Быстродействие, т.е. скорость записи-считывания у стримера значительно меньше, чем у винчестера. Но зато кассету с пленкой, содержащей эти данные, можно хранить как угодно долго.

Существует большое разнообразие устройств резервного копирования данных на магнитной ленте, однако в настоящее время они используются в основном лишь для узких приложений. Они слишком дороги для "персонального" использования и слишком медленно работают, как и любое устройство последовательного доступа, например, обычный магнитофон, в котором необходимо перемотать часть кассеты (в стримерах - картридж), чтобы найти интересующий нас фрагмент записи.

Основы машинной графики. Системы компьютерной графики и анимации.

В любой момент сеанса работы с AutoCAD пользователь может получить доступ к электронной документации по программе; для этого служит пункт «Содержание» меню «Помощь».

Вызов команд: Вызов из панели

Для вызова команды необходимо щелкнуть мышью на соответствующей ей кнопке панели инструментов. Дальнейшие параметры команды задаются либо в диалоговом окне, либо в командной строке. Рассмотрим в качестве примера процесс построения отрезка.

Вызов из меню

Многие команды можно вызвать путем выбора из меню. Нарисуем круг, совместив точку его центра с конечной точкой одного из только что построенных отрезков.

Вызов из командной строки

После ввода имени команды в командной строке AutoCAD выводит набор опций или вызывает диалоговое окно. Например, после ввода круг в командной строке выдается подсказка:

3Т/2Т/ККР/<Центр>:

Угловые скобки, в которые заключено слово «Центр», означают, что данная опция является текущей. Задать точку центра можно либо набором координат X, Y на клавиатуре, либо указанием точки на экране.

Для выбора опции достаточно ввести ее часть, выделенную прописными буквами. Регистр здесь значения не имеет. Например, для построения круга по трем точкам (опция 3Т) нужно ввести 3т.

Примечание. После ввода имен команд и ответов на подсказки (т.е. ввода координат, ключевых слов и т.п.) необходимо нажимать либо ENTER, либо ПРОБЕЛ, либо кнопку ввода устройства указания. Это подразумевается во всех примерах данного Руководства.

Любую из команд AutoCAD можно вызвать путем ввода ее имени в ответ на подсказку «Команда:». Некоторые команды имеют псевдоимена, состоящие из одной-двух букв. Так, например, для вызова команды КРУГ достаточно ввести ее псевдоимя к. Соответствие псевдоимен и полных имен команд устанавливается в файле acad.pgp.

Открытие рисунков

При открытии имеющегося рисунка пользователь выбирает его имя из списка. Если в окне программы уже имеется рисунок, AutoCAD предлагает сохранить его.

Предварительный просмотр

В AutoCAD имеется специальное средство для просмотра небольших фрагментов рисунков, открытия файлов рисунков и их поиска. Его можно использовать для поиска файлов в структуре папок на одном или нескольких дисках.

Сохранение рисунков

При работе с рисунком рекомендуется периодически сохранять его. Если, кроме основного рисунка, требуется иметь и его копию, следует вызвать команду сохранения под другим именем.

Выход из AutoCAD

Если все сделанные изменения сохранены, при выходе из AutoCAD не появляется никаких дополнительных сообщений. В противном случае пользователю предоставляется выбор: сохранить изменения, отказаться от них или продолжить сеанс работы в AutoCAD.

Из меню «Файл» выбрать «Выход».

6. Электронные таблицы

Основные параметры электронных таблиц

Электронные таблицы позволяют обрабатывать большие массивы числовых данных. В отличие от таблиц на бумаге электронные таблицы обеспечивают проведение динамических вычислений, т. е. пересчет по формулам при введении новых чисел. В математике с помощью электронных таблиц можно представить функцию в числовой форме и построить ее график, в физике - обработать результаты лабораторной работы, в географии или истории - представить статистические данные в форме диаграммы.

Электронные таблицы - это работающее в диалоговом режиме приложение, хранящее и обрабатывающее данные в прямоугольных таблицах.

Столбцы, строки, ячейки. Электронная таблица состоит из столбцов и строк. Заголовки столбцов обозначаются буквами или сочетаниями букв (А, С, АВ и т. п.), заголовкистрок - числами (1, 2, 3 и далее).

На пересечении столбца и строки находится ячейка, которая имеет индивидуальный адрес. Адрес ячейки электронной таблицы составляется из заголовка столбца и заголовка строки, например Al, B5, ЕЗ. Ячейка, с которой производятся какие-то действия, выделяется рамкой и называется активной. Так, в приведенной ниже таблице 1.1 активной ячейкой является ячейка СЗ.

Электронные таблицы (столбцы, строки, ячейки)

	А	В	С	D	Е
1
2
3
4
5

Рабочие листы и книги. При работе на компьютере электронная таблица существует в форме рабочего листа, который имеет имя (например, Лист 1). Рабочие листы объединяются в книги, причем пользователь может вставлять, копировать, удалять и переименовывать рабочие листы. При создании, открытии или сохранении документа в электронных таблицах речь идет фактически о создании, открытии или сохранении книги.

При работе с электронными таблицами можно вводить и изменять данные одновременно на нескольких рабочих листах, а также выполнять вычисления на основе данных из нескольких листов.

Диапазон ячеек. В процессе работы с электронными таблицами достаточно часто требуется выделить несколько ячеек - диапазон ячеек. Диапазон задается адресами ячеек верхней и нижней границ диапазона, разделенными двоеточием. Можно выделить несколько ячеек в столбце (диапазон А2:А4), несколько ячеек в строке (диапазон С1:Е1) или прямоугольный диапазон (диапазон СЗ:Е4) (табл. 1.2).



Диапазоны ячеек в столбце, строке и прямоугольный диапазон

Внешний вид таблицы. Внешний вид таблицы, выделенных диапазонов ячеек или отдельных ячеек можно изменять. Для границ ячеек можно установить различные типы линий (одинарная, пунктирная, двойная и др.), их толщину и цвет. Сами ячейки можно закрасить в любой цвет путем выбора цвета из палитры цветов.

Редактирование листов. Из таблицы можно удалять столбцы, строки, диапазоны ячеек и отдельные ячейки. В процессе удаления диапазонов ячеек и отдельных ячеек требуется указать, в какую сторону (влево или вверх) будет производиться сдвиг ячеек.

В таблицу можно вставлять столбцы, строки и ячейки. В процессе вставки диапазонов ячеек и отдельных ячеек требуется указать, в какую сторону (вправо или вниз) будет производиться сдвиг ячеек.

Контрольные вопросы

1. Как обозначаются столбцы и строки электронной таблицы? Как задается имя ячейки?

2. Какие операции можно производить над основными объектами электронных таблиц (ячейками, диапазонами ячеек, столбцами, строками, листами, книгами)?

7. Информационная модель объекта

Объекты окружающего нас мира, даже те, которые кажутся самыми простыми, на самом деле необычайно сложны. Чтобы понять, как действует тот или иной объект, иногда приходится вместо реальных объектов рассматривать их упрощенные представления - модели. При построении модели сам объект часто называют оригиналом или прототипом.

Модель - это аналог (заместитель) оригинала, отражающий некоторые его характеристики.

Дети с младенчества окружены игрушками: куклами, зверюшками, машинками. Каждая игрушка представляет реальный объект окружающего мира. Играя с моделями реальных объектов и исследуя их, дети познают окружающий мир. При этом модели, как правило, усложняются и несут в себе новые черты исходного объекта.

Для любого объекта может существовать множество моделей, различных по сложности и степени сходства с оригиналом. Модели могут отражать некоторые характеристики объекта - свойства (внешний облик или вид, основные узлы), действия (совершаемые движения), среду (среда обитания). Разнообразие моделей определяется разнообразием целей, поставленных при их создании.

Например, цель создания игрушек - познание окружающего мира. А модель корабля, помещённая в бассейн, позволяет изучить его поведение при качке.

Основные формы представления моделей:

А) материальные (предметные)

Б) нематериальные (абстрактные)

Примерами нематериальных моделей могут служить различные формулы или чертежи, модель Солнечной системы.

Человек постоянно создает модели объектов, которые помогают решать и житейские проблемы, и задачи любой сложности, и изобретать новые объекты. Любой деятельности предшествует процесс создания мысленной модели.

Прежде чем построить и изучить модель, нужно сначала собрать информацию об объекте. Особое место среди нематериальных моделей занимают информационные, содержащие существенные для исследователя сведения об объекте.

8. Информационная модель объекта

Для исследования объекта необязательно создавать материальные модели. Представляя цель исследования, достаточно располагать необходимой информацией и представить её в надлежащей форме. В этом случае говорят о создании и использовании информационной модели объекта.

Информационная модель - это целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отображает наиболее существенные для исследователя свойства этого объекта.

Познавая окружающий мир, человек формирует своё представление о нём. Ежедневно создаваемые информационные модели реальных объектов помогают человеку в процессе познания. Любая модель создаётся и изменяется на основе имеющейся у человека информации о реальных объектах, процессах или явлениях.

От умения человека правильно понимать и обрабатывать информацию во многом зависят его возможности в познании окружающего мира и, как следствие, его умение создавать модели.

Для того, чтобы изучить объект, человек целенаправленно собирает информацию о нём. В зависимости от цели исследования собираемая информация может и должна отличаться.

Пример: Объект «собака».

Цель 1: Нарисовать собаку.

Информация 1: Внешние данные, повадки.

Цель 2: Описать собаку, пригодную для охранной службы.

Информация 2: Нюх, выносливость, быстрота бега, дрессировка.

В данном примере прототип один, а полученные модели будут сильно различаться.

Формы представления информационных моделей могут быть различными, например:

В виде жестов или сигналов,

Устная, словесная,

Символьная (текст, числа, специальные символы),

Графическая,

Табличная.

9. Примеры информационных моделей объектов

Рисунок или чертёж - пример графического представления информационных моделей.

Жесты регулировщика - для водителя это информационная модель поведения в сложившейся дорожной ситуации.

Форма представления информации об объекте или процессе часто зависит от инструмента, с помощью которого она будет обрабатываться. В настоящее время всё чаще для обработки информации об объектах используется компьютер. Этот универсальный инструмент позволяет разрабатывать и исследовать модели разнообразных объектов - молекул и атомов, висячих мостов и других архитектурных сооружений, самолётов автомобилей. Использование современных информационных технологий позволяет рассматривать объект с разных сторон, изучать его форму, состояния, действия, используя для каждого случая конкретную модель.

Информационные модели играют очень важную роль в жизни человека. Получаемые на уроках в школе знания позволяют учащимся составить различные информационные модели, которые в совокупности отражают информационную картину окружающего мира.

Например, уроки истории дают возможность построить модель развития общества. На уроках астрономии доступными средствами рассказывается о модели Солнечной системы.

10. Основные типы алгоритмов, их сложность и их использование для решения задач

Первый тип -- линейный алгоритм; такой, в котором все действия выполняются в строгом порядке, последовательно, одно за другим. Типичный жизненный пример такого алгоритма -- рецепт пирога.

Второй тип -- разветвляющийся алгоритм; такой, в котором выполняются те или иные действия в зависимости от выполнения или невыполнения не коего условия. Пример из жизни -- правило перехода улицы по светофору. Если горит красный -- стоим, если горит зеленый -- идем.

Третий тип -- циклический алгоритм; такой, в котором присутствуют повторяющиеся действия с какой-либо изменяющейся величиной, так называемым параметром. Пример -- колка дров. Берем полено -- колем топором, берем второе полено и т. д., пока поленья не закончатся, и эта работа нам не надоест.

Под трансляцией в самом широком смысле можно понимать процесс восприятия компьютером программы, написанной на некотором формальном языке. При всем своем различии формальные языки имеют много общего и, в принципе, эквиваленты с точки зрения потенциальной возможности написать одну и ту же программу на любом из них.

На самом деле сложно подвести под одну схему имеющееся многообразие языков программирования,

Компиляция - преобразование объектов (данных и операций над ними) с входного языка в объекты на другом языке для всей программы в целом с последующим выполнением полученной программы в виде отдельного шага.

Интерпретация - анализ отдельного объекта на входном языке с одновременным выполнением (интерпретацией).

Следовательно, компиляция и интерпретация отличаются не характером и методами анализа и преобразования объектов программы, а совмещением фаз обработки этих объектов во времени. То есть при компиляции фазы преобразования и выполнения действий разнесены во времени, но зато каждая из них выполняется над всеми объектами программы одновременно. При интерпретации, наоборот, преобразование и выполнение действий объединены во времени, но для каждого объекта программы.

Если посмотреть на эти различия несколько с другой стороны, то можно заметить, что интерпретатор непосредственно выполняет действия, связанные с определением или преобразованием объектов программы, а компилятор - переводит их на другой (не обязательно машинный язык). Отсюда можно сделать несколько выводов:

· для выполнения программы, написанной на определенном формальном языке после ее компиляции необходим интерпретатор, выполняющий эту программу, но уже записанную на выходном языке компилятора;

· процессор и память любого компьютера (а в широком смысле и вся программная среда, создаваемая операционной системой, является интерпретатором машинного кода);

· в практике построения трансляторов часто встречается случай, когда программа компилируется с входного языка на некоторый промежуточный уровень (внутренний язык), для которого имеется программный интерпретатор. Многие языковые системы программирования, называемые интерпретаторами, на самом деле имеют фазу компиляции во внутренне представление, на котором производится интерпретация.

Выходной язык компилятора может быть машинным языком для компьютера с другой архитектурой, нежели тот, в котором работает компилятор. Такой компилятор называется кросс-компилятором, а сама система программирования кросс-системой программирования. Такие системы используются для разработки программ для архитектур, не имеющих собственных операционных систем или систем программирования (контроллеры, управляющие микропроцессоры).

Таким образом, граница между компиляцией и интерпретацией в трансляторе может перемещаться от входного языка (тогда мы имеем чистый интерпретатор) до машинного кода (тогда речь идет о чистом компиляторе).

Создание слоя программной интерпретации для некоторого промежуточного языка в практике построения трансляторов обычно встречается при попытке обеспечить совместимость для имеющегося многообразия языков программирования, операционных систем, архитектур и т.д. То есть определяется некоторый внутренний промежуточный язык, достаточно простой, чтобы для него можно было написать интерпретатор для всего имеющегося многообразия операционных систем или архитектур. Затем пишется одни (или несколько) компиляторов для одного (или нескольких) входных языков на этот промежуточный уровень. Приведем примеры такой стандартизации:

· для обеспечения совместимости и переносимости трансляторов на компьютеры с различной архитектурой или с различными операционными системами был разработан универсальный внутренний язык (P-код). Для каждой такой архитектуры необходимо реализовать свой интерпретатор P-кода. При этом все разнообразие имеющихся компиляторов с языков высокого уровня на P-код может быть использовано без каких-либо изменений.

· язык программирования Java аналогично был разработан для обеспечения переносимости различных приложений в среде Internet.

Назначение и основы использования систем искусственного интеллекта; базы знаний, экспертные системы, искусственный интеллект

Основные понятия искусственного интеллекта.

Достаточно трудно дать точное определение, что такое интеллект человека, потому что интеллект - это сплав многих навыков в области обработки и представления информации. Интеллект ( intelligence ) происходит от латинского intellectus -- что означает ум, рассудок, разум; мыслительные способности человека. С большой степенью достоверности интеллектом можно называть способность мозга решать (интеллектуальные) задачи путем приобретения, запоминания и целенаправленного преобразования знаний в процессе обучения на опыте и адаптации к разнообразным обстоятельствам. Искусственный интеллект (ИИ) - совокупность научных дисциплин, изучающих методы решения задач интеллектуального (творческого) характера с использованием ЭВМ. Искусственный интеллект - одно из направлений информатики, целью которого явлвется разработка аппаратно-программных средств, позволяющих пользователю-непрограммисту ставить и решать свои, традиционно считающиеся интеллектуальными задачи, общаясь с ЭВМ на ограниченном подмножестве естественного языка.[9] Системы искусственного интеллекта (СИИ) -- это системы, созданные на базе ЭВМ, которые имитируют решение человеком сложных интеллектуальных задач. Знания: в общем случае знание -- проверенный практикой результат познания действительности, верное ее отражение в мышлении человека, обладание опытом и пониманием, которые являются правильными и в субъективном, и в объективном отношении, на основании которых можно построить суждения и выводы, кажущиеся достаточно надежными для того, чтобы рассматриваться как знание. Поэтому в контексте ИТ термин знания - это информация, присутствующая при реализации интеллектуальных функций. Обычно это отклонения, тенденции, шаблоны и зависимости, обнаруженные в информации Другими словами, интеллектуальные системы являются в то же время системами обработки знаний.

Задачи искусственного интеллекта.

Область ИИ имеет более чем сорокалетнюю историю развития. С самого начала в ней рассматривался ряд весьма сложных задач, которые, наряду с другими, и до сих пор являются предметом исследований:

· доказательства теорем;

· распознавание образов;

· робототехника;

· моделирование игр;

· инженерия знаний;

· экспертные системы

Классификация и виды экспертных систем

Для классификации ЭС используют следующие признаки:

· Способ формирования решения;

· Способ учета временного признака;

· Вид используемых данных;

· Число используемых источников решения знаний;

По способу формирования решения ЭС можно разделить на анализирующие и синтезирующие. В системах первого типа осуществляется выбор решения из множества известных решений на основе анализа знаний, в системах второго типа решение синтезируется из отдельных фрагментов знаний.

В зависимости от способа учета временного признака ЭС делят на статические и динамические. Статические ЭС предназначены для решения задач с неизменяемыми в процессе решения данными и знаниями, а динамические ЭС допускают такие изменения. По видам используемых данных и знаний различают ЭС с детерминированными и неопределенными знаниями. Под неопределенностью знаний и данных понимаются их неполнота, ненадежность, нечеткость. ЭС могут создаваться с использованием одного или нескольких источников знаний.

Типовая структура экспертных систем

Обобщенная структура экспертной системы представлена на рисунке. Следует учесть, что реальные ЭС могут иметь более сложную структуру, однако блоки, изображенные на рисунке, непременно присутствуют в любой действительно экспертной системе, поскольку представляют собой стандарт структуры современной ЭС.

Экспертные системы имеют две категории пользователей и два отдельных "входа", соответствующих различным целям взаимодействия пользователей с ЭС:

· обычный пользователь (эксперт), которому требуется консультация ЭС - диалоговый сеанс работы с ней, в процессе которой она решает некоторую экспертную задачу. Диалог с ЭС осуществляется через диалоговый процессор - специальную компоненту ЭС. Существуют две основные формы диалога с ЭС - диалог на ограниченном подмножестве естественного языка ( с использованием словаря-меню (при котором на каждом шаге диалога система предлагает выбор профессионального лексикона экспертов) и диалог на основе из нескольких возможных действий);

· экспертная группа инженерии знаний, состоящая из экспертов в предметной области и инженеров знаний. В функции этой группы входит заполнение базы знаний, осуществляемое с помощью специализированной диалоговой компоненты ЭС - подсистемы приобретения знаний, которая позволяет частично автоматизировать этот процесс.

База знаний - важная компонента экспертной системы, она предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую предметную область (а не текущих данных), и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области. В качестве предметной области выбирается узкая (специальная) прикладная область. Далее доя создания ЭС в выбранной области собираются факты и правила, которые помещаются в базу знаний вместе с механизмами вывода и упрощения. В отличие от всех остальных компонент ЭС, база знаний - "переменная " часть системы, которая может пополняться и модифицироваться инженерами знаний и опыта использование ЭС, между консультациями (а в некоторых системах и в процессе консультации). Существует несколько способов представления знаний в ЭС, однако общим для всех них является то, что знания представлены в символьной форме (элементарными компонентами представления знаний являются тексты, списки и другие символьные структуры). Тем самым, в ЭС реализуется принцип символьной природы рассуждений, который заключается в том, что процесс рассуждения представляется как последовательность символьных преобразований.

Существуют динамические и статические базы знаний. Динамическая база знаний изменяется со временем. Ее содержимое зависит и от состояния окружающей. Новые факты, добавляемые в базу знаний, являются результатом вывода, который состоит в применении правил к имеющимся фактам. В системах с монотонным выводом факты, хранимые в базе знаний, статичны, то есть не изменяются в процессе решения задачи. В системах с немонотонным выводом допускается изменение или удаление фактов из базы знаний. В качестве примера системы с немонотонным выводом можно привести ЭС, предназначенную для составления перспективного плана капиталовложения компании.

В такой системе по вашему желанию могут быть изменены даже те данные, которые после вывода уже вызвали срабатывание каких-либо правил. Иными словами имеется возможность модифицировать значения атрибутов в составе фактов, находящихся в рабочей памяти. Изменение фактов в свою очередь приводит к необходимости удаления из базы знаний заключений, полученных с помощью упомянутых правил. Тем самым вывод выполняется повторно для того, чтобы пересмотреть те решения, которые были получены на основе подвергшихся изменению фактов.

11. Сетевой сервис

Сетевые сервисы - это процессы, похожие на защищенные подсистемы. В отличие от защищенных подсистем, сетевые сервисы, имеющие собственные API, обычно используют RPC, а не LPC для обмена сообщениями со своими клиентами. Применение RPC делает сервисы доступными процессам, как на локальной, так и на удаленной машине. За загрузку и запуск сервисов отвечает компонент, называемый контроллером сервисов (service controller). Он также предоставляет средства загрузки и выгрузки драйверов. Примерами сетевых сервисов являются: 1) сервис рабочей станции (LanmanWorkstation), выполняющий администрирование встроенного редиректора; 2) сервис оповещений (alerter), выполняющий рассылку оповещений подключенным пользователям, например, при переполнении жесткого диска; 3) сервис сообщений (messager), выполняющий прием сообщений от других систем, например, уведомлений о том, что завершено выполнение задания на печать. ' Почти все сетевые сервисы, такие как сервис рабочей станции, сервис сервера (LanMan Server), сервис оповещений, сервис сообщений, обозреватель сети (Computer Browser), DHCP-клиент (DHCP client) содержатся в одном ЕХЕ-файле с именем services.exe. Остальные исполняются в собственных процессах, например, сервис WINS (Windows Internet Name Service) - это сервис динамической регистрации и разрешения имен, отображающий NetBIOS-имена компьютеров в IP-адреса. Сервис системы доменных имен DNS (Domain Name System), преобразующий DNS-имена в IP-адреса. А также ранее упомянутые при рассмотрении сетевых API сервисы: rpcss.exe (RPC and Distribute СОМ сервисы), locator.exe (провайдер сервиса имен для RPC), nddeagnt.exe (Network DDE агент), tapisrv.exe (сервер, обеспечивающий телефонные сервисы).

В Win2000 появился сервис репликации файлов (File Replication Service, FSR), главная задача которого состоит в репликации содержимого директории контроллера домена \SYSVOL, в которой контроллер домена хранит скрипты входа в домен и групповую политику. В дополнение FSR может быть использован для репликации разделяемых файлов распределенной файловой системы (Distributed File System) между системами. FSR реализован как Win32-cepBnc Ntfrs.exe, который использует RPC с аутентификацией и шифрованием для взаимодействия между своими же экземплярам, исполняющимися на других компьютерах.

Размещено на Allbest.ru

...