Ответы к экзаменационным билетам по Информатике. 2001-2002 год

Билет № 2

1. Информационные процессы и управление. Обрат­ная связь

Жизнедеятельность любого организма или нор­мальное функционирование технического устройства связаны с процессами управления. Процессы управле­ния включают в себя получение, хранение, преобразо­вание и передачу информации. В любом процессе управления всегда происходит взаимодействие двух объектов — управляющего и управляемого, которые соединены каналами прямой и обратной связи. По каналу прямой связи передаются управляющие сигналы, а по каналу обратной связи — информация о состоянии управляемого объекта. Модели, описывающие информационные процессы управления в сложных системах, называются инфор­мационными моделями процессов управления. В компьютере информация хранится во внешней памяти (на гибких или жестких магнитных дисках). В процессе записи информации дисковод обеспечива­ет запись информации на дискету, т. е. объект Диско­вод (управляющий объект) изменяет состояние друго­го объекта Дискеты (управляемого объекта).

Сначала рассмотрим процесс записи информации на гибкую дискету. Чтобы информация могла быть за­писана, необходимо установить магнитную головку дисковода над определенной концентрической дорож­кой дискеты. При записи информации на гибкие дис­кеты не требуется особой точности установки (имеется всего 80 дорожек) и можно не учитывать возможные механические деформации носителя. Управляющий объект (дисковод) просто перемещает магнитную го­ловку на определенное расстояние вдоль радиуса управляемого объекта (дискеты).

Такой процесс не учитывает состояние управляемо­го объекта и обеспечивает управление по прямому каналу (от управляющего объекта к управляемому). Подобные системы управления называются разомкнутыми. Информационную модель разомкнутой систе­мы управления можно наглядно представить с по­мощью схемы

   Управл.объект  à Управляемый объект

При записи информации на жесткие диски требует­ся особая точность установки (на рабочей поверхности носителя имеются тысячи дорожек) и необходимо учи­тывать механические деформации носителя (напри­мер, в результате изменения температуры).

В этом случае управляющий объект (система управ­ления магнитными головками винчестера) получает информацию о реальном положении магнитной голов­ки по каналу обратной связи и производит необходи­мые перемещения по прямому каналу управления.Такие системы управления называются замкнуты­ми. Информационная модель замкнутой системы управления наглядно представлена на схеме

   Управляющий    à     Управляемый

     Объект              ß       объект

2. Строковые переменные. Строковые выражения и функции

Строковые переменные. Строковые (символьные) переменные предназначены для хранения и обработ­ки в программах последовательностей символов. Стро­ковые переменные задаются именами, определяющи­ми области памяти, в которых хранятся их значения (последовательности символов). Для хранения строковых переменных требуется одна ячейка на каждый символ. Имя строковой переменной может состоять из раз­личных символов (латинские и русские буквы, циф­ры и т. д.), но должно обязательно начинаться с бук­вы и не включать знак «.» (точка) (например, А или Строка). Рекомендуется для ясности текстов про­грамм включать в имена переменных особую пристав­ку, которая обозначает тип переменных — для стро­ковых переменных приставку str (например, strA и strCTpoKa). Простейший способ задания типа переменной (ее объявления) состоит в приписывании к имени пере­менной определенного суффикса. Для строковой пере­менной это суффикс $ (например, А$,Строка$). Чтобы объявить в программе на языке Visual Basic строковую переменную, можно воспользоваться опе­ратором определения переменной. Например: Dim strA,strCTpoKa As String

 Строковые выражения. В состав строковых выраже­ний могут входить кроме строковых переменных также и строки. Строками являются любые последовательнос­ти символов, заключенные в кавычки. Например: "информатика", "2000", "2*2"

 Над переменными и строками может производиться операция конкатенации, которая состоит в объедине­нии строки или значения строковых переменных в еди­ную строку. Операция конкатенации обозначается зна­ком «+», который не следует путать со знаком сложе­ния чисел в арифметических выражениях. Пусть, например, строковое выражение будет вклю­чать в себя строку "ин", строковую переменную strA, значением которой является строка "форма", и строку "тика": "ин" + strA + "тика"

Тогда значением этого строкового выражения будет: "информатика"
Значение функции Mid — это подстрока, которая начинается от позиции символа, заданной числовым аргументом Позиция% и длиной, равной значению чис­лового аргумента Длина %. Если аргументом функции Mid является строка "информатика", то значение строковой переменной зЬгПодстрока = Mid ("информатика", 3, 5) — строка "форма".

Билет № 3

1. Язык и информация. Естественные и формальные языки

 Для обмена информацией с другими людьми чело­век использует естественные языки (русский, анг­лийский, китайский и др.). Основу языка составляет алфавит, или набор символов (знаков), которые чело­век различает по их начертанию. В основе русского языка лежит кириллица, содержащая 33 знака, в анг­лийском языке применяется латиница (26 знаков), в китайском языке — алфавит из десятков тысяч зна­ков (иероглифов). Последовательности символов алфавита образуют в соответствии с правилами грамматики основные объ­екты языка — слова. Правила, согласно которым стро­ятся предложения из слов данного языка, называются синтаксисом. Необходимо отметить, что в естествен­ных языках грамматика и синтаксис языка формули­руются с помощью большого количества правил, из которых существуют исключения, поскольку такие правила складывались исторически. Наряду с естественными языками были разработа­ны формальные языки (нотная запись, языки програм­мирования и др.). Основное отличие формальных язы­ков от естественных состоит в наличии не только жест­ко зафиксированного алфавита, но и строгих правил грамматики и синтаксиса. Так, правила записи математических выражений можно рассматривать как формальный язык, имею­щий алфавит (цифры) и позволяющий не только име­новать и записывать объекты (числа), но и выполнять над ними арифметические операции по строго опреде­ленным правилам. В некоторых языках знаками являются не буквы и цифры, а другие символы — например, знаки химиче­ских элементов, музыкальные ноты, изображения эле­ментов электрических или логических схем, дорож­ные знаки, точки и тире (код азбуки морзе) и др. Таким образом, представление информации посред­ством естественных и формальных языков произво­дится с помощью алфавита — определенного набора знаков. Знаки могут иметь различную физическую приро­ду. Например, для письма служат знаки, которые яв­ляются изображениями на бумаге, в устной речи в ка­честве знаков выступают различные звуки (фонемы), а при обработке текста на компьютере знаки представ­ляются в форме последовательностей электрических импульсов.

2. Алгоритмическое . программирование. Основные способы организации действий в алгоритмах

 Одним из первых алгоритмических языков про­граммирования был известный всем Бейсик (Basic), со­зданный в 1964 г. В настоящее время кроме Бейсика существует достаточно много языков программирова­ния алгоритмического типа: Pascal, С и др. Язык программирования формируется на основе определенного алфавита и строгих правил построения предложений (синтаксиса). В алфавит языка могут входить буквы, цифры, математические символы, а также операторы, например Print (печать). Input (ввод) и др. С помощью алгоритмических языков программи­рования (их еще называют структурными языками программирования) любой алгоритм можно предста­вить в виде последовательности основных алгоритми­ческих структур: линейной, ветвления, цикла. Линейные алгоритмы. Линейные алгоритмы состо­ят из нескольких команд (операторов), которые долж­ны быть выполнены последовательно одна за другой. Такие последовательности команд будем называть се­риями.

Чтобы сделать алгоритм более наглядным, часто ис­пользуют блок-схемы. Различные элементы алгоритма изображаются с помощью различных геометрических фигур: начало и конец алгоритма обозначаются прямоугольниками с закругленными углами, а последова­тельности команд — прямоугольниками (рис. 3).

Ветвление. В отличие от линейных алгоритмов, где команды выполняются последовательно одна за дру­гой, в алгоритмические структуры ветвление входит условие, в зависимости от выполнения или невыполне­ния которого реализуется та или иная последователь­ность команд (серий) (рис. 4).

Цикл. В алгоритмические структуры цикл входит серия команд, выполняемая многократно. Такая по­следовательность команд называется телом цикла.

Циклические алгоритмические структуры бывают

двух типов:

— циклы со счетчиком, в которых тело цикла вы­полняется определенное количество раз (рис. 5);

— циклы с условием, в которых тело цикла выпол­няется до тех пор, пока выполняется условие.

Цикл с условием Когда заранее известно, какое число повторений те­ла цикла необходимо выполнить, можно воспользо­ваться циклом со счетчиком.

Однако часто бывает необходимо повторить тело цикла, но заранее неизвестно, какое количество раз это надо сделать. В таких случаях количество повторе­ний зависит от выполнения некоторого условия.

Условие выхода из цикла можно поставить в нача­ле, перед телом цикла (рис. 6, а), или в конце, после тела цикла

Билет .№ 4

1. Двоичная система счисления. Запись чисел в дво­ичной системе счисления

Система счисления — это знаковая система, в кото­рой числа записываются по определенным правилам с помощью цифр — символов некоторого алфавита. На­пример, в десятичной системе для записи числа сущест­вует десять всем хорошо известных цифр: 0, 1, 2 и т. д.

Все системы счисления делятся на позиционные и непозиционные. В позиционных системах счисления значение цифры зависит от ее положения в записи чис­ла, а в непозиционных — не зависит. Позиция цифры в числе называется разрядом. Разряд числа возрастает справа налево, от младших разрядов к старшим.

Каждая позиционная система использует опреде­ленный алфавит цифр и основание. В позиционных системах счисления основание системы равно количе­ству цифр (знаков в ее алфавите) и определяет, во сколько раз различаются значения цифр соседних раз­рядов числа,

Наиболее распространенными в настоящее время позиционными системами счисления являются деся­тичная и двоичная:

Система счисления   Основание    Алфавит цифр

Десятичная                         10            0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

Двоичная                              2             0,1

 Рассмотрим в качестве примера десятичное число 555. Цифра 5 встречается трижды, причем самая пра­вая обозначает пять единиц, вторая справа — пять де­сятков и, наконец, третья — пять сотен.

Число 555 записано в привычной для нас свернутой форме. Мы настолько привыкли к такой форме запи си, что уже не замечаем, как в уме умножаем цифры числа на различные степени числа 10. В развернутой форме запись числа 555 в десятичной системе выглядит следующим образом: 55510 = 5 • 102 + 5 • 101 4- 5 • 10°.

Как видно из примера, число в позиционных систе­мах счисления записывается в виде суммы степеней ос­нования (в данном случае 10), коэффициентами при этом являются цифры данного числа. В двоичной системе основание равно 2, а алфавит состоит из двух цифр (0 и 1). В развернутой форме дво­ичные числа записываются в виде суммы степеней ос­нования 2 с коэффициентами, в качестве которых вы­ступают цифры 0 или 1. Например, развернутая запись двоичного числа 101 а будет иметь вид: 1•22+0•21+1•20.

2. Магистрально-модульный принцип построения компьютера

 В основу архитектуры современных персональных компьютеров положен магистрально-модульный прин­цип Модульный принцип позволяет потреби­телю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация компьютера опирается на магистральный (шинный) принцип об­мена информацией между устройствами. Магистраль включает в себя три многоразрядные шины: шину данных, шину адреса и шину управле­ния.

 Шина данных. По этой шине данные передаются между различными устройствами. Разрядность шины данных определяется разрядностью процессора, т. е. количеством двоичных разрядов, которые процессор обрабатывает за один такт. За 25 лет, со времени созда­ния первого персонального компьютера (1975 г.), раз­рядность шины данных увеличилась с 8 до 64 бит. Шина адреса. Каждая ячейка оперативной памяти имеет свой адрес. Адрес передается по адресной шине. Разрядность шины адреса определяет адресное про­странство процессора, т. е. количество ячеек оператив­ной памяти, которые могут иметь уникальные адреса. Количество адресуемых ячеек памяти можно рассчи­тать по формуле:

N = 21, где I — разрядность шины адреса.

 В первых персональных компьютерах разрядность шины адреса составляла 16 бит, а количество адресуе­мых ячеек памяти — N = 2 ==65 536.

 В современных персональных компьютерах разряд­ность шины адреса составляет 32 бита, а максимально возможное количество адресуемых ячеек памяти рав­но ЛГ = 232 = 4 294 967 296.

 Шина управления. По шине управления переда­ются сигналы, определяющие характер обмена инфор­мацией по магистрали. Сигналы управления опреде­ляют, какую операцию — считывание или запись информации из памяти — нужно производить, син­хронизируют обмен информацией между устройства­ми и т. д