Язык программирования С++

Размещено на http://www.allbest.ru/

Билет №13

1.Тип запись: описание, ввод, вывод в С++

Язык программирования Си поддерживает множество функций стандартных библиотек для файлового ввода и вывода. Эти функции составляют основу заголовочного файла стандартной библиотеки языка Си Функциональность ввода-вывода языка Си по текущим стандартам реализуется на низком уровне. Язык Си абстрагирует все файловые операции, превращая их в операции с потоками байтов, которые могут быть как «потоками ввода», так и «потоками вывода». В отличие от некоторых ранних языков программирования, язык Си не имеет прямой поддержки произвольного доступа к файлам данных; чтобы считать записанную информацию в середине файла, программисту приходится создавать поток, ищущий в середине файла, а затем последовательно считывать байты из потока.Потоковая модель файлового ввода-вывода была популяризирована во многом благодаря операционной системе Unix, написанной на языке Си. Большая функциональность современных операционных систем унаследовала потоки от Unix, а многие языки семейства языков программирования Си унаследовали интерфейс файлового ввода-вывода языка Си с небольшими отличиями (например, PHP). Стандартная библиотека C++ отражает потоковую концепцию в своём синтаксисе. iostream -- заголовочный файл с классами, функциями и переменными для организации ввода-вывода в языке программирования C++. Он включён в стандартную библиотеку C++. Название образовано от Input/Output Stream («поток ввода-вывода»). В языке C++ и его предшественнике, языке программирования Си, нет встроенной поддержки ввода-вывода, вместо этого используется библиотека функций. iostream управляет вводом-выводом, как и stdio.h в Си. iostream использует объекты cin, cout, cerr и clog для передачи информации в и из стандартных потоков ввода, вывода, ошибок (без буферизации) и ошибок (с буферизацией) соответственно Файл открывается при помощи fopen, которая возвращает информацию потока ввода-вывода, прикреплённого к указанному файлу или другому устройству, с которого идет чтение (или в который идет запись). В случае неудачи функция возвращает нулевой указатель.

2.Автоматизированные банки данных и знаний, их основные функции

Автоматизированный банк данных представляет собой совокупность информационных массивов и программ для работы с ними. Банк позволяет осуществить первичную загрузку информации, дальнейшее ее накопление и обновление, защиту от непредусмотренных обращений к информации, поиск и выдачу достоверной информации по запросам функциональных программ или управленческого персонала в заданном временном режиме. Автоматизированный банк данных ( АБД) включает в себя совокупность баз данных, а также технических и программных средств для обслуживания этих баз. Автоматизированный банк данных выполняет следующие функции: восприятие сведений об управляемом объекте; их фиксацию, накопление и поддержание в рабочем состоянии в целях решения учетных задач; постоянную готовность выдачи результатных данных, требуемых пользователем для принятия управленческих решений. Автоматизация бухгалтерского учета на основе концепции банка данных обеспечивает интеграцию данных, минимальное их дублирование, возможность произвольной выборки данных, сгруппированных по заданному признаку, готовность банка к изменению и обновлению информации.

Автоматизированный банк данных определяют как систему информационных, математических, программных, языковых, организационных и технических средств, предназначенных для централизованного накопления и коллективного многоаспектного использования данных для получения необходимой информации. В автоматизированном банке данных часть функций выполняется различными элементами вычислительной техники, а другая - человеком. В самом общем виде основные функции банка данных можно сформу­лировать следующим образом: адекват­ное информационное отображение предметной области, обеспечение хра­нения, обновления и выдачи необходимых данных пользователям. Составными частями любого банка данных являются база данных, система управления базой данных (СУБД), администратор базы дан­ных, прикладное программное обеспечение

Функционирование системы управления базой данных основано на введении двух уровней организации базы данных -- логического и физического. Эти два уровня соответствуют двум аспектам организа­ции данных: физическому с точки зрения хранения данных в памяти ЭВМ и логическому с точки зрения использования данных в при­кладных приложениях. шина интерфейс магистральный дискретный

Описание логических организаций баз данных определяет взгляд пользователей на организацию данных в системе, которые отобра­жают состояние некоторой предметной области. Необходимо отме­тить, что в общем случае структуры физической и логической орга­низации данных могут не совпадать. Формальное описание логиче­ской организации данных иногда называют моделью данных или схемой.

3.Шина PCI. Магистральный интерфейс AGP

PCI (Peripheral component interconnect) -- шина ввода-вывода для подключения периферийных устройств к материнской плате компьютера. Стандарт на шину PCI определяет:

· физические параметры (например, разъёмы и разводку сигнальных линий);

· электрические параметры (например, напряжения);

· логическую модель (например, типы циклов шины, адресацию на шине

Первоначально 32 проводника адрес/данные на частоте 33 МГц. Позже появились версии с 64 проводниками (используется дополнительная колодка разъема) и частотой 66 МГц.

Шина децентрализована, нет главного устройства, любое устройство может стать инициатором транзакции. Для выбора инициатора используется арбитраж с отдельно стоящей логикой арбитра. Арбитраж «скрытый», не отбирает времени -- выбор нового инициатора происходит во время транзакции, исполняемой предыдущим инициатором.

Транзакция состоит из 1 или 2 циклов адреса (2 цикла адреса используются для передачи 64-битных адресов, поддерживаются не всеми устройствами, дают поддержку DMA на памяти более 4 Гб) и одного или многих циклов данных. Транзакция со многими циклами данных называется «пакетной» (burst), понимается как чтение/запись подряд идущих адресов и даёт более высокую скорость -- один цикл адреса на несколько, а не на каждый цикл данных, и отсутствие простоев (на «успокоение» проводников) между транзакциями.Специальные типы транзакций используются для обращений к конфигурационному пространству устройства.

«Пакетная» транзакция может быть временно приостановлена обоими устройствами из-за отсутствия данных в буфере или его переполнения

PCI-устройства с точки зрения пользователя самонастраиваемы (Plug and Play). После старта компьютера системное программное обеспечение обследует конфигурационное пространство PCI каждого устройства, подключённого к шине, и распределяет ресурсы.Каждое устройство может затребовать до шести диапазонов в адресном пространстве памяти PCI или в адресном пространстве ввода-вывода PCI.Кроме того, устройства могут иметь ПЗУ, содержащее исполняемый код для процессоров x86 или PA-RISC, Open Firmware (системное ПО компьютеров на базе SPARC и PowerPC) или драйвер EFI.

Настройка прерываний осуществляется также системным программным обеспечением (в отличие от шины ISA, где настройка прерываний осуществлялась переключателями на карте). Запрос на прерывание на шине PCI передаётся с помощью изменения уровня сигнала на одной из линий IRQ, поэтому имеется возможность работы нескольких устройств с одной линией запроса прерывания; обычно системное ПО пытается выделить каждому устройству отдельное прерывание для увеличения производительности.

Магистральный интерфейс AGP

Видеокарты - AGP (Accelerated Graphics Port - высокоскоростной графический порт). Впервые порт AGP был представлен в системах на основе Pentium II. В таких системах чипсет был разделен на два моста "северный" (North Bridge) и "южный" (South Bridge). Северный мост связывал ЦП, память и видеокарту - три устройства в системе, между которыми курсируют наибольшие потоки данных. Таким образом, на северный мост возлагаются функции контроллера основной памяти, моста AGP и устройства сопряжения с шиной процессора FSB (Front-Side Bus). Собственно мост PCI, обслуживающий остальные устройства ввода-вывода в системе, в том числе контроллер IDE, реализован на основе южного моста. Одной из целей разработчиков AGP было уменьшение стоимости видеокарты, за счет уменьшения количества встроенной видеопамяти. По замыслу Intel, большие объемы видеопамяти для AGP-карт были бы не нужны, поскольку технология предусматривала высокоскоростной доступ к общей памяти. Интерфейс AGP по топологии не является шиной, поскольку обеспечивает только двухточечное соединение, т.е. один порт AGP поддерживает только одну видеокарту. В то же время, порт AGP построен на основе PCI 2.1 с тактовой частотой 66 МГц, 32-разрядной шиной данных и питанием 3,3 В. Поскольку порт AGP и основная шина PCI независимы и обслуживаются разными мостами, это позволяет существенно разгрузить последнюю, освобождая пропускную способность, например, для потоков данных с каналов IDE. В то же время, поскольку AGP-порт всегда один, в интерфейсе нет возможностей арбитража, что существенно упрощает его и положительно сказывается на быстродействии. Для повышения пропускной способности AGP предусмотрена возможность передавать данные с помощью специальных сигналов, используемых как стробы, вместо сигнала тактовой частоты 66 МГц. Например, в режиме AGP 2x данные передаются как по переднему, так и по заднему фронту тактового сигнала, что позволяет достичь пропускной способности 533 Мбайт/с. В AGP существует возможность отмены механизма мультиплексирования шины адреса и данных - режим адресации по боковой полосе SBA (Side-Band Addressing). При использовании SBA задействуются 8 дополнительных линий, по которым передается новый адрес, в то время как по 32-битной шине данных передается пакет от предыдущего запроса.

Альтернативный способ повышения эффективности использования пропускной способности AGP - с помощью конвейеризации. На PCI по выставленному адресу после задержки появляются данные. На AGP сначала выставляется пакет адресов, на которые следует ответ пакетом данных. Главная обработка трехмерных изображений выполняется в основной памяти компьютера как центральным процессором, так и процессором видеокарты. AGP обеспечивает два механизма доступа процессора видеокарты к памяти:

DMA (Direct Memory Access) - обычный прямой доступ к памяти. В этом режиме основной памятью считается встроенная видеопамять на карте, текстуры копируются туда из системной памяти компьютера перед использованием их процессором видеокарты;

DIME (Direct In Memory Execute) - непосредственное выполнение в памяти. В этом режиме основная и видеопамять находятся как бы в общем, адресном пространстве.



Билет №14

1. Классификация типов данных С++

Современные языки программирования, как правило, могут иметь набор простых типов, являющихся встроенными в данный язык программирования, и средства для создания производных типов.

Объектно-ориентированные языки программирования позволяют определять типы класса.

Реализация простых типов данных заключается в способе представления значений данного типа в компьютере и в наборе операций, поддерживаемых для данного типа.

Тип данных определяет размер памяти, выделяемой под переменную данного типа при ее создании. В C++ существует пять основных типов данных: Целочисленные типы, Десятичный тип данных, Логический тип данных, Вещественный тип данных, Символьный тип данных

В C# определены девять целочисленных типов: char, byte, sbyte, short, ushort, int, uint, long и ulong. Но тип char применяется, главным образом, для представления символов и поэтому рассматривается отдельно. Остальные восемь целочисленных типов предназначены для числовых расчетов.

Для представления чисел с плавающей точкой высокой точности предусмотрен также десятичный тип decimal, который предназначен для применения в финансовых расчетах. Этот тип имеет разрядность 128 бит для представления числовых значений в пределах от 1Е-28 до 7,9Е+28. Вам, вероятно, известно, что для обычных арифметических вычислений с плавающей точкой характерны ошибки округления десятичных значений. Эти ошибки исключаются при использовании типа decimal, который позволяет представить числа с точностью до 28 (а иногда и 29) десятичных разрядов. Благодаря тому что этот тип данных способен представлять десятичные значения без ошибок округления, он особенно удобен для расчетов, связанных с финансами

Тип bool представляет два логических значения: "истина" и "ложь". Эти логические значения обозначаются в C# зарезервированными словами true и false соответственно. Следовательно, переменная или выражение типа bool будет принимать одно из этих логических значений. Кроме того, в C# не определено взаимное преобразование логических и целых значений. Например, 1 не преобразуется в значение true, а 0 -- в значение false.

Вещественный (данные с плавающей точкой) тип данных (типы float и double)

Для хранения вещественных чисел применяются типы данных float (с одинарной точностью) и double (с двойной точностью). Смысл знаков "+" и "-" для вещественных типов совпадает с целыми. Последние незначащие нули справа от десятичной точки игнорируются. Поэтому варианты записи +523.5, 523.5 и 523.500 представляют одно и то же значение.

Для представления вещественных чисел используются два формата:

с фиксированной точкой

с плавающей точкой

Символьный тип данных (тип char)

В стандарте C++ нет типа данных, который можно было бы считать действительно символьным. Для представления символьной информации есть два типа данных, пригодных для этой цели, - это типы char и wchar_t.

Переменная типа char рассчитана на хранение только одного символа (например, буквы или пробела). В памяти компьютера символы хранятся в виде целых чисел. Соответствие между символами и их кодами определяется таблицей кодировки, которая зависит от компьютера и операционной системы. Почти во всех таблицах кодировки есть прописные и строчные буквы латинского алфавита, цифры 0, ..., 9, и некоторые специальные символы. Самой распространенной таблицей кодировки является таблица символов ASCII ( American Standard Code for Information Interchange - Американский стандартный код для обмена информацией).Так как в памяти компьютера символы хранятся в виде целых чисел, то тип char на самом деле является подмножеством типа int.Под величину символьного типа отводится 1 байт.

2.Архитектура набора команд. Способы адресации операндов

Архитектура набора команд (англ. instruction set architecture, ISA) -- часть архитектуры компьютера, определяющая программируемую часть ядра микропроцессора. На этом уровне определяются реализованные в микропроцессоре конкретного типа:

архитектура памяти,

взаимодействие с внешними устройствами ввода/ вывода,

режимы адресации,

регистры,

машинные команды,

различные типы внутренних данных (например, с плавающей запятой, целочисленные типы и т . д.),

обработчики прерываний и исключительных состояний.

Микроархитектура-описывает модель, топологию и реализацию ISA на микросхеме микропроцессора. На этом уровне определяется:

конструкция и взаимосвязь основных блоков ЦП,

структура ядер, исполнительных устройств, АЛУ, а также их взаимодействия,

блоков предсказания переходов,

организация конвейеров,

организация кэш-памяти,

взаимодействие с внешними устройствами.

В рамках одного семейства микропроцессоров, микроархитектура со временем расширяется путем добавления новых усовершенствований и оптимизации существующих команд с целью повышения производительности, энергосбережения и функциональных возможностей микропроцессора. При этом сохраняется совместимость с предыдущей версией ISA.

Способы адресации операндов

Способ адресации - важнейшая характеристика архитектуры вычислительной машины, которая позволяет или не позволяет решить следующие противоречия: с одной стороны(с точки зрения сокращения аппаратных затрат) стремление уменьшить длинну адресного поля, с другой стороны способ задания адреса должен способствовать максимальному сближению конструктивных характеристик языков программирования высокого уровня и машинных команд. Разрешение этого противоречия и привело к использованию различных способов адресации

При непосредственной адресации в адресном поле содержится сам операнд. Применяется такой способ при выполнении арифметических операций, операций сравнения, загрузки констант в регистры. Достоинством является скорость выполнения, так как нет обращения в оперативную память.Недостатки такого способа: размер операнда ограничен длиной адресного поля команды.

При прямой адресации адресный код (Ак) прямо указывает номер ячейки памяти, к которой производится обращение. Исполнительный код(Аисп) совпадает с адресным кодом. Недостатком является недостаточные возможности при обращении к адресному пространству большого размера. Адрес указан в команде и не может быть изменен в процессе вычисления.



3.Каналы передачи данных. Канал тональной частоты Широкополосные каналы. Транзитные соединения канала. Канал звукового вещания

Каналы передачи данных

Канал передачи данных определяется наличием минимум двух каналов связи, обеспечивающих передачу сигнала во взаимопротивоположных направлениях.

Один из каналов связи в таком случае объединяет порты Tx источника и Rx получателя, а другой канал объединяет порты Rx источника и Tx получателя.

В зависимости от среды распространения сигнала, для организации каждого из каналов могут быть использованы как одна, так и несколько физических линий связи.

В частности, для обычного случая организации дуплексного канала передачи данных с использование оптических линий связи необходимо использование двух оптических волокон, каждое из которых представляет собой линию связи (часто из состава структурированной кабельной системы (СКС)).

Для случая организации канала передачи данных с использование кабеля витой пары, необходимо использование всего одного кабеля, пары медных жил которого являются линиями связи каналов связи в составе канала передачи данных.

Канал тональной частоты Широкополосные каналы

Передача данных обычно осуществляется по каналам тонального телеграфирования либо каналам тональной частоты многоканальных систем передачи. Реже для этой цели используются широкополосные, так называемые групповые каналы, образованные путем объединения 12 или 60 каналов тональной частоты. Канал связи соединяется с аппаратурой передачи данных с помощью двух - или четырехпроводных соединительных линий. При передаче данных на внутригородском участке в качестве каналов связи используются кабельные пары городских телефонных кабелей, уплотняемые аппаратурой передачи данных или специальной каналообразующей аппаратурой для городского участкаНа действующих высокочастотных системах связи степень взаимного влияния между каналами тональной частоты обычно определяют путем измерения напряжения шума в каналах, подверженных влиянию. На действующих высокочастотных системах связи степень взаимного влияния между каналами тональной частоты обычно определяют путем измерения напряжения шума в каналах, подверженных влиянию. Для этого во влияющий канал или в группу влияющих каналов подают нормальные для данной системы напряжения от одночастотного или шумового генератора, а на выходе канала, подверженного влиянию, включают псофометр.

Метод коммутации каналов широко применяется для низкоскоростных узкополосных каналов, каналов стандартных тональных частот, а также для широкополосных каналов с импульсно-кодовой модуляцией. Использование этого метода целесообразно при организации автоматизированных систем обработки информации нижнего уровня, для подключения АП и приборов-источников информации.

Транзитные соединения канала

Под транзитным соединением (ТС) каналов понимается последовательное соединение двух или более каналов для обеспечения обмена информацией между пунктами, не имеющими прямой связи [6,7].

По своему назначению ТС бывают постоянные и временные. Последние, в свою очередь, можно разделить на транзитные соединения по расписанию и по требованию для передачи одного или нескольких сообщений.

Постоянные ТС и транзитные соединения по расписанию осуществляются, как правило, в линейно-аппаратном цехе (ЛАЦ).

Транзитные соединения по требованию могут выполняться в коммутационном цехе (обычно ручным способом) либо в цехах автоматики или полуавтоматики автоматическим способом.

При организации ТС необходимо обеспечить равенство входных сопротивлений и измерительных уровней в точках соединения каналов.

По схемам выполнения транзитные соединения можно разделить на ТС отдельных каналов (переприем по ТЧ) и групп каналов (переприем по ВЧ).

Транзитные соединения отдельных каналов выполняются в полосе частот 300…3400 Гц по двух- или четырехпроводной схеме. Этот вид транзита называется также низкочастотным или индивидуальным. Двухпроводные индивидуальные ТС легко выполнимы и позволяют организовать транзит каналов любых систем передачи без использования каких-либо дополнительных устройств. Сопряжение каналов производится в точках с относительными уровнями -3,5 дБм0 (рис.4.127).

Канал звукового вещания

Различают три класса каналов передачи звукового вещания:

*высший класс спектр передаваемых звуковых сигналов составляет 0,03 - 15 кГц, воспроизведение отличное;

*1-й класс - спектр 0,05 - 10 кГц, достаточно высокое качество, образуется при объединении трех стандартных каналов ТЧ (строенный канал

*2-й класс - спектр 0,1 - 6,3 кГц, качество - удовлетворительное, организуется путем объединения двух каналов ТЧ (сдвоенный).

Телевизионное вещание (ТВ) обеспечивает передачу программ черно-белого и цветного телевидения для непосредственного приема населением. Для него предусматривается два типовых канала - для передачи звуковых сигналов сопровождения и передачи изображения. Сигнал изображения формируется методом развертки. Ширина полосы видеосигнала, занимаемая каналом ТВ, составляет 0,05-6,5 МГц, динамический диапазон ТВ-сигнала Dc а 40 дБ. Для организации одного каната ТВ требуется 1620 каналов ТЧ.

Телеграфная связь - вид электросвязи, обеспечивающий передачу смысловых буквенно-цифровых текстов, записанных на носителе, и прием этих сообщений в документальном виде с записью на носителе (например, бланке, перфоленте, магнитной пленке). Первичные телеграфные сигналы и сигналы передачи данных обычно имеют вид импульсных последовательностей (дискретный сигнал). Для их передачи достаточной является полоса частот 0,1 -0,15 кГц.

При передаче данных осуществляется передача и прием сообщений в цифровой форме для обработки вычислительными машинами - компьютерами. Условно различают низкоскоростную передачу (до 200 Бод) среднескоростную (300-1200 Бод) и высокоскоростную (2400-96000 Бод). Для этого вида электросвязи при низких скоростях передачи используются каналы телеграфной связи, а при высокоскоростных передачах организуют специальные вторичные сети.



Билет №15

1.Тип множество: описание, ввод, вывод, операции над множествами

Тип определяет множество допустимых значений, которые может иметь тот или иной объект, а также множество допустимых операций, которые применимы к нему. Кроме того, тип определяет также и формат внутреннего представления данных в памяти ПК.

Выделяют две группы типов:

- простые (порядковые, вещественные типы и тип дата-время);

- структурированные (строки, массивы, записи, файлы, классы).

Множество - это структурированный тип данных, представляющий собой набор взаимосвязанных по какому-либо признаку или группе признаков объектов, которые можно рассматривать как единое целое. Каждый объект в множестве называется элементом множества. Все элементы множества должны принадлежать одному из скалярных типов, кроме вещественного. Этот тип называется базовым типом множества. Базовый тип задается диапазоном или перечислением. Область значений типа «множество» - набор всевозможных подмножеств, составленных из элементов базового типа. В выражениях на языке Pascal значения элементов множества указываются в квадратных скобках: [1,2,3,4], ['a','b','c'], ['a'..'z']. Если множество не имеет элементов, оно называется пустым и обозначается как [ ]. Количество элементов множества называется его мощностью.

Для описания множественного типа используется словосочетание set of (множество из...).

Формат записи множественных типов:

type

<имя типа> = set of <элемент 1 .. элемент n>;

var

<идентификатор> : <имя типа>;

Можно задать множественный тип и без предварительного описания:

var

<идентификатор> : set of <элемент1, .. .>;

Операции над множествами.

При работе с множествами допускается использование операций отношения =, <>, >=, <=, объединения, пересечения, разности множеств и операции in. Результатом выражений с применением этих операций является значение True или False.

Операция «не равно» (<>). Два множества А и В считаются неравными, если они отличаются по мощности или по значению хотя бы одного элемента.

Операция «равно» (=). Два множества А и В считаются равными, если они состоят из одних и тех же элементов. Порядок следования элементов в сравниваемых множествах значения не имеет.

Операция «не равно» (<>). Два множества А и В считаются неравными, если они отличаются по мощности или по значению хотя бы одного элемента.

Операция «больше или равно» (>=). Эта операция используется для определения принадлежности множеств. Результат операции А >= В равен True, если все элементы множества В содержатся в множестве А. В противном случае результат равен False.

Операция in. Эта операция используется для проверки принадлежности какого-либо значения указанному множеству. Обычно применяется в условных операторах.

При использовании операции in проверяемое на принадлежность значение и множество в квадратных скобках не обязательно предварительно описывать в разделе описаний. Операция in позволяет эффективно и наглядно производить сложные проверки условий, заменяя иногда десятки других операций.

Например, выражение if (a=l) or (a=2) or (a=3) or (a=4) or (a=5) or (а=б) then... можно заменить более коротким выражением if a in [1..6] then... .

Часто операцию in пытаются записать с отрицанием: X NOT in M. Такая запись является ошибочной, так как две операции следуют подряд; правильная инструкция имеет вид NOT (X in M).

Объединение множеств (+). Объединением двух множеств является третье множество, содержащее элементы обоих множеств.

Пересечение множеств (*). Пересечением двух множеств является третье множество, которое содержит элементы, входящие одновременно в оба множества.

Разность множеств (-). Разностью двух множеств является третье множество, которое содержит элементы первого множества, не входящие во второе множество.

Использование в программе данных типа set дает ряд преимуществ: значительно упрощаются сложные операторы if, увеличивается степень наглядности программы и понимания алгоритма решения задачи, экономятся память, время компиляции и выполнения. Имеются и отрицательные моменты, основной из них - отсутствие в языке Pascal средств ввода-вывода элементов множества, поэтому программист сам должен писать соответствующие процедуры.

В Паскале ввод осуществляется с помощью процедур read() и readln(), а вывод - благодаря write() и writeln(). Процедуры, которые имеют окончание ln, после своего выполнения переводят указатель на новую строку. Write() чаще используется, когда надо вывести для пользователя сообщение на экран, после чего получить данные, не переводя курсора на новую строку. Например, выводим на экран "Введи число: " и не переводим курсор на новую строку, а ждем ввода Ввод данных в языке программирования Паскаль обеспечивается процедурами read() и readln(). Ввод данных осуществляется либо с клавиатуры, либо из файла. Здесь рассматривается только ввод с клавиатуры.

Когда данные вводятся, то они помещаются в ячейки памяти, доступ к которым обеспечивается с помощью механизма переменных. Поэтому, когда в программе на Pascal используется процедура read() (или readln()), то в качестве фактического параметра (аргумента) ей передается имя переменной, которая будет связана с вводимыми данными. Потом эти данные можно будет использовать в программе или просто вывести на экран.. Передача множества аргументов в процедуру readln()

При вводе данных их разделяют пробелом, табуляцией или переходом на новую строку (Enter). Данные символьного типа не разделяются или разделяются переходом на новую строку.

Существуют особенности ввода данных с помощью операторов read() и readln(). Если используются подряд несколько операторов read(), то вводимые данные можно разделять всеми допустимыми способами. При использовании нескольких вызовов readln() каждый последующий срабатывает только после нажатия Enter. Программа ниже иллюстрирует это. Комментарии поясняют последовательность возможных действий при вводе данных.

2.Передача дискретных данных на канальном уровне: протоколы передачи, способы связи между отправителем и получателем

При передачи данных канального уровня решаются ряд проблем, свойственных только этому уровню:

1.реализация сервиса для сетевого уровня;

2.объединение битов, которые поступают из физического уровня, в кадры;

3.обработка ошибок передачи;

4.управление потоком кадров.

Основное задание канального уровня - обеспечить сервис сетевому уровню. Канальный уровень может обеспечивать разные классы сервиса. Три общих класса сервиса:

1. Сервис без сообщения и без соединения;

2. Сервис с сообщением и без соединения;

3. Сервис с сообщением и с соединением.

Сервис без сообщения и без соединения не допускает, что прием переданного кадра должен подтверждаться, что к началу передачи должно устанавливаться соединение, что после передачи должно разрываться. Если в результате препятствий на физическом уровне кадр будет затерян, то никаких попыток на канальном уровне его возобновить не будет. Этот класс сервиса используется там, где физический уровень обеспечивает высокую надежность при передаче. В этом случае возобновления при потери кадров можно положить на верхние уровни. Этот класс сервиса также применяется при передаче данных в реальном времени там, где лучше потерять часть данных, чем увеличить задержку в их доставке. Например, передача языка. Большинство ЛОМОВ используют этот класс сервиса на канальном уровне.

Следующий класс сервиса - сообщение без соединения. В этом классе получение каждого посланного кадра должно быть подтверждено. Если подтверждение не пришло в течение определенного времени, то кадр должен быть послан опять. Этот класс сервиса используется в ненадежной физической среде передачи, например, беспроволочной.

Наиболее сложный класс сервиса на канальном уровне - сервис с сообщением и соединением. Этот класс сервиса допускает, что к началу передачи между машинами устанавливается соединение, и данные передаются по этому соединению. Каждый переданный кадр нумеруется и канальный уровень гарантирует, что кадр будет обязательно получен и только один раз, а все кадры будут получены в надлежащей последовательности. При сервисе без соединения этого гарантировать нельзя потому, что потеря сообщения о получении кадра приведет к его пересылке так, что может появиться несколько идентичных кадров.

При сервисе с сообщением и соединением передача разбивается на три этапа. На первом этапе устанавливают соединение: на обеих машинах инициирующие счетчики, которые отслеживают какие кадры были приняты, а какие нет. На втором этапе передают один или несколько кадров. На третьем - соединения разрывают: переменные, счетчики, буферы и другие ресурсы, использованные для поддержки соединения, освобождаются.

Разбивка на кадры

Сервис, создаваемый канальным уровнем для сетевого, опирается на сервис, создаваемый физическим уровнем. На физическом уровне протекают потоки битов. Послано количество битов не обязательно равняется принятой, значение посланного бита так же не обязательно равняется принятому. Поэтому нужны специальные усилия на канальном уровне по выявлению и исправлению ошибок.

Типичный подход к решению этой проблемы - разбивка потока битов на кадры, подсчет контрольной суммы для каждого кадра при посылке данных. При принятии контрольная сумма вычисляется для каждого кадра заново и равняется из той, что сохраняться в кадре. Если они отличаются, то это признак ошибки передачи. Канальный уровень должен принять меры к исправлению ошибки, например, сбросить плохой кадр, послать сообщение об ошибке тому, кто послал этот кадр.

Выявление ошибок

Для решения проблемы попадания кадров на сетевой уровень по назначению и в надлежащей последовательности устанавливается обратная связь между отправителем и получателем в виде кадра подтверждения. Если кадр-подтверждение несет позитивную информацию, то считается, что переданные кадры прошли нормально, если там сообщение об ошибке, то переданные кадры нужно передать заново.

Однако, возможны случаи когда через ошибки в канале кадр исчезнет полностью. В этом случае получатель ни как не будет реагировать, а отправитель будет как угодно долго ожидать подтверждения. Для решения этой проблемы на канальном уровне вводят таймеры. Таймер это счетчик, который увеличивает или уменьшает свое значение на единицу автоматически, при получении тактирующего импульса. Это своего рода часы. Когда значение этого счетчика достигает предварительно определенного значения или нуля, возникает прерывание. Как только канальный уровень передает дежурный кадр на физический, то одновременно он устанавливает таймер на определенное время. Этого времени должно хватать на то, чтобы получатель получил кадр, а отправитель получил подтверждение.

Если отправитель не получит подтверждения раньше, чем минет время, установленное на таймере, то он будет считать, что кадр затерян и повторит его еще раз.

Однако, если кадр подтверждения был затерян, то весьма возможно, что тот же кадр получатель получит дважды. Как быть? Для решения этой проблемы каждому кадру присваивают порядковый номер. С помощью этого номера получатель может обнаружить дубли.

Следовательно, таймеры и нумерация кадров - вот основные средства на канальном уровне, которые обеспечивают доставку каждого кадра к сетевому уровню в точке назначения в единственном экземпляре.

Специфика локальных сетей также нашла свое отражение в делении канального уровня на два подуровня, которые часто называют также уровнями. Канальный уровень (Data Link Layer) делится в локальных сетях на два подуровня:

1.логической передачи данных (Logical Link Control, LLC);

2.управление доступом к среде (Media Access Control, MAC).



3.Требования к современным операционным системам

Главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является выполнение ею основных функций эффективного управления ресурсами и обеспечение удобного интерфейса для пользователя и прикладных программ. Современная ОС, как правило, должна поддерживать мультипрограммную обработку, виртуальную память, свопинг, многооконный графический интерфейс пользователя, а также выполнять многие другие необходимые функции и услуги. Кроме этих требований функциональной полноты к операционным системам предъявляются не менее важные эксплуатационные требования, которые перечислены ниже.

- Расширяемость. В то время как аппаратная часть компьютера устаревает за несколько лет, полезная жизнь операционных систем может измеряться десятилетиями. Примером может служить ОС UNIX. Поэтому операционные системы всегда изменяются со временем эволюционно, и эти изменения более значимы, чем изменения аппаратных средств. Изменения ОС обычно заключаются в приобретении ею новых свойств, например поддержке новых типов внешних устройств или новых сетевых технологий. Если код ОС написан таким образом, что дополнения и изменения могут вноситься без нарушения целостности системы, то такую ОС называют расширяемой. Расширяемость достигается за счет модульной структуры ОС, при которой программы строятся из набора отдельных модулей, взаимодействующих только через функциональный интерфейс.

- Переносимость. В идеале код ОС должен легко переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы (которые различаются не только типом процессора, но и способом организации всей аппаратуры компьютера) одного типа на аппаратную платформу другого типа. Переносимые ОС имеют несколько вариантов реализации для разных платформ, такое свойство ОС называют также многоплатформенностъю.

- Совместимость. Существует несколько «долгоживущих» популярных операционных систем (разновидности UNIX, MS-DOS, Windows 3.x, Windows NT, OS/2), для которых наработана широкая номенклатура приложений. Некоторые из них пользуются широкой популярностью. Поэтому для пользователя, переходящего по тем или иным причинам с одной ОС на другую, очень привлекательна возможность запуска в новой операционной системе привычного приложения. Если ОС имеет средства для выполнения прикладных программ, написанных для других операционных систем, то про нее говорят, что она обладает совместимостью с этими ОС. Следует различать совместимость на уровне двоичных кодов и совместимость на уровне исходных текстов. Понятие совместимости включает также поддержку пользовательских интерфейсов других ОС.

- Надежность и отказоустойчивость. Система должна быть защищена как от внутренних, так и от внешних ошибок, сбоев и отказов. Ее действия должны быть всегда предсказуемыми, а приложения не должны иметь возможности наносить вред ОС. Надежность и отказоустойчивость ОС прежде всего определяются архитектурными решениями, положенными в ее основу, а также качеством ее реализации (отлаженностью кода). Кроме того, важно, включает ли ОС программную поддержку аппаратных средств обеспечения отказоустойчивости, таких, например, как дисковые массивы или источники бесперебойного питания.

- Безопасность. Современная ОС должна защищать данные и другие ресурсы вычислительной системы от несанкционированного доступа. Чтобы ОС обладала свойством безопасности, она должна как минимум иметь в своем составе средства аутентификации -- определения легальности пользователей, авторизации -- предоставления легальным пользователям дифференцированных прав доступа к ресурсам, аудита -- фиксации всех «подозрительных» для безопасности системы событий. Свойство безопасности особенно важно для сетевых ОС. В таких ОС к задаче контроля доступа добавляется задача защиты данных, передаваемых по сети.

- Производительность. Операционная система должна обладать настолько хорошим быстродействием и временем реакции, насколько это позволяет аппаратная платформа. На производительность ОС влияет много факторов, среди которых основными являются архитектура ОС, многообразие функций, качество программирования кода, возможность исполнения ОС на высокопроизводительной (многопроцессорной) платформе.



Билет №16

1. Классы формальных параметров: параметры-константы, параметры-значения и параметры переменные. Ключевые слова const, var, out при описании параметров

Список формальных параметров подпрограммы определяет число, порядок и тип фактических параметров, которые д.б. указаны при вызове подпрограммы.

Формальные параметры можно классифицировать на следующие виды: параметры значения, переменные, константы и выходные (var, const и out).

Параметры-значения всегда имеют тип, т.е. являются типизированными, в то время как все другие могут быть типизированными или нетипизированными. Кроме того, специфические правила применяются к параметрам массивам.

Файловые переменные и структурные типы, включающие файловые типы, должны всегда объявляться как параметры переменные

Параметры переменные и параметры значения.

Параметры значения передаются как значения, в то время как параметры переменные передаются по ссылке (reference).

Параметры константы.

Эти параметры подобны параметрам значениям за тем исключением, что их значения нельзя изменять в подпрограмме. Их нельзя также передавать (внутри подпрограммы) другим подпрограммам как параметры переменные. Вместе с тем, когда передается ссылка на объект (как параметр константа), свойства объекта модифицировать можно.

Использование параметров констант позволяет компилятору оптимизировать код для строковых и структурных параметров. Кроме того, это обеспечивает также защиту от непредумышленной передачи параметра другой подпрограмме в качестве параметра переменной.

Параметры переменные.

При передаче параметров-переменных в подпрограмму фактически через стек передаются их адреса в порядке, объявленном в заголовке подпрограммы. Следовательно, подпрограмма имеет доступ к этим параметрам и может их изменять.

Параметр-переменная указывается в заголовке подпрограммы аналогично параметру-значению, но только перед именем параметра записывается зарезервированное слово var. Действие слова var распространяется до ближайшей точки с запятой, т. е. в пределах одной группы.

Пример.

procedure MaxMin(A: tArr; var Max, Min: Real; N: Word);

Здесь Max, Min - параметры-переменные, А и N - параметры значения.

Тип параметров-переменных может быть любым, включая и файловый.

При вызове подпрограммы на месте параметра-переменной в качестве фактического параметра должна использоваться переменная идентичного типа (см. п. 9.1). Так, если формальный параметр имеет тип, определенный следующим образом:

type tArr = array[1..100] of Integer;

то и фактический параметр должен быть переменной или типизированной константой типа tArr.

2.Средства и технологии передачи дискретных данных. Типы сетей и линий связи. Передача дискретных данных. Асинхронная и синхронная передача

Пересылка данных в вычислительных сетях от одного компьютера к другому осуществляется последовательно, бит за битом. Физически биты данных передаются по каналам передачи данных в виде аналоговых или цифровых сигналов.

Совокупность средств (линий связи, аппаратуры передачи и приема данных), служащая для передачи данных в вычислительных сетях, называется каналом передачи данных. В зависимости от формы передаваемой информации каналы передачи данных можно разделить на аналоговые (непрерывные) и цифровые (дискретные).

Так как аппаратура передачи и приема данных работает с данными в дискретном виде (т.е. единицам и нулям данных соответствуют дискретные электрические сигналы), то при их передаче через аналоговый канал требуется преобразование дискретных данных в аналоговые (модуляция).

При приеме таких аналоговых данных необходимо обратное преобразование - демодуляция. Модуляция/демодуляция - процессы преобразования цифровой информации в аналоговые сигналы и наоборот. При модуляции информация представляется синусоидальным сигналом той частоты, которую хорошо передает канал передачи данных.

К способам модуляции относятся:

*амплитудная модуляция;

*частотная модуляция;

*фазовая модуляция.

При передаче дискретных сигналов через цифровой канал передачи данных используется кодирование:

*потенциальное;

*импульсное.

Таким образом, потенциальное или импульсное кодирование применяется на каналах высокого качества, а модуляция на основе синусоидальных сигналов предпочтительнее в тех случаях, когда канал вносит сильные искажения в передаваемые сигналы.

Обычно модуляция используется в глобальных сетях при передаче данных через аналоговые телефонные каналы связи, которые были разработаны для передачи голоса в аналоговой форме и поэтому плохо подходят для непосредственной передачи импульсов.

В зависимости от способов синхронизации каналы передачи данных вычислительных сетей можно разделить на синхронные и асинхронные. Синхронизация необходима для того, чтобы передающий узел данных мог передать какой-то сигнал принимающему узлу, чтобы принимающий узел знал, когда начать прием поступающих данных.

Синхронная передача данных требует дополнительной линии связи для передачи синхронизирующих импульсов. Передача битов передающей станцией и их прием принимающей станцией осуществляется в моменты появления синхроимпульсов.

При асинхронной передаче данных дополнительной линии связи не требуется. В этом случае передача данных осуществляется блоками фиксированной длины (байтами). Синхронизация осуществляется дополнительными битами (старт-битами и стоп-битами), которые передаются перед передаваемым байтом и после него.

При обмене данными между узлами вычислительных сетей используются три метода передачи данных:

*симплексная (однонаправленная) передача (телевидение, радио);

*полудуплексная (прием/передача информации осуществляется поочередно);

*дуплексная (двунаправленная), каждый узел одновременно передает и принимает данные (например, переговоры по телефону).

Линия связи состоит в общем случае из физической среды, по которой передаются электрические информационные сигналы, аппаратуры передачи данных и промежуточной аппаратуры. Синонимом термина линия связи (line) является термин канал связи(channel). Физическая среда передачи данных (medium) может представлять собой кабель, то есть набор проводов, изоляционных и защитных оболочек и соединительных разъемов, а также земную атмосферу или космическое пространство, через которые распространяются электромагнитные волны.

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на следующие (рис. 2.2.):

*проводные (воздушные);

*кабельные (медные и волоконно-оптические);

*радиоканалы наземной и спутниковой связи.

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

Кабельные линии представляют собой достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели.

Скрученная пара проводов называется витой парой (twisted pair). Витая пара существует в экранированном варианте (Shielded Twistedpair, STP), когда пара медных проводов обертывается в изоляционный экран, и неэкранированном (Unshielded Twistedpair, UTP), когда изоляционная обертка отсутствует. Скручивание проводов снижает влияние внешних помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю. Коаксиальный кабель (coaxial) имеет несимметричную конструкцию и состоит из внутренней медной жилы и оплетки, отделенной от жилы слоем изоляции. Существует несколько типов коаксиального кабеля, отличающихся характеристиками и областями применения - для локальных сетей, для глобальных сетей, для кабельного телевидения и т. п. Волоконно-оптический кабель (optical fiber) состоит из тонких (5-60 микрон) волокон, по которым распространяются световые сигналы. Это наиболее качественный тип кабеля - он обеспечивает передачу данных с очень высокой скоростью (до 10 Гбит/с и выше) и к тому же лучше других типов передающей среды обеспечивает защиту данных от внешних помех.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое количество различных типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (KB, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation, FM), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ или microwaves). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.

3.Классификация вычислительных систем

Компьютер - комплекс технических средств, предназначенных для автоматической обработки информации в процессе решения вычислительных и информационных задач.

По принципу действия вычислительные машины делятся на три больших класса: аналоговые (АВМ), цифровые (ЦВМ) и гибридные (ГВМ).

Критерием деления вычислительных машин на эти три класса являются форма представления информации, с которой они работают.

ЦВМ - вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме.

АВМ - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, то есть в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения).

ГВМ - вычислительные машины комбинированного действия работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами.

Две формы представления информации в машинах: а - аналоговая; б - цифровая импульсная

Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой (больше, чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5 %). На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики.

Наиболее широкое распространение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации - электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами.

...