Билет 1

1. Сформулировать предмет и задачи информатики как технической науки (Инф.)

Информатика – это техническая наука, систематизирующая приемы создания, хранения, воспроизведения, обработки и передачи данных средствами вычислительной техники, а также принципы функционирования этих средств и методы управления ими.

Предмет:

• аппаратное обеспечение средств вычислительной техники;

• программное обеспечение средств вычислительной техники;

• средства взаимодействия аппаратного и программного обеспечения;

• средства взаимодействия человека с аппаратными и программными средствами;

Основная задача – систематизация приемов и методов работы с аппаратными и программными средствами вычислительной техники.

Цель систематизации – выделение, внедрение и развитие передовых и, наиболее эффективных технологий, автоматизация этапов работы с данными, а также методическое обеспечение новых технологических исследований.

Направления для практических приложений:

• архитектура вычислительных систем (приемы и методы построения систем, предназначенных для автоматической обработки данных);

• интерфейсы вычислительных систем (приемы и методы управления аппаратным и программным обеспечением);

• программирование (приемы, методы и средства разработки компьютерных программ);

• преобразование данных (приемы и методы преобразования структур данных);

• защита информации (обобщение приемов, разработка методов и средств защиты данных);

• автоматизация (функционирование программно-аппаратных средств без участия человека);

• стандартизация (обеспечение совместимости между аппаратами и программными средствами, а также между форматами представления данных, относящихся к различным типам вычислительных систем).

2. Фон-неймановская архитектура: принципы построения вычислительных машин (Орг. Эвм)

В основе принципов построения ЭВМ лежит представление алгоритма в форме операторной схемы, которая задает правило вычислений, как композицию операторов (операций над информацией) двух типов: операторов, обеспечивающих преобразование информации, и операторов, анализирующих информацию с целью определения порядка выполнения операторов. Реализация этих принципов в различных ЭВМ может быть разной. Используемые в современных компьютерах принципы были предложены в 1945 году Дж. фон Нейманом, и с тех пор используются в качестве основы построения ЭВМ. Эти принципы следующие:

1. принцип двоичного кодирования – любая информация в ЭВМ представляется в виде совокупности нулей и единиц;

2. принцип программного управления – этим термином в настоящее время называют свойство программы храниться в последовательных ячейках памяти вычислительной машины и выполняться в естественном порядке расположения команд в программе;

3. принцип однородности памяти, согласно которому код программы и ее данные находятся в одном адресном пространстве в оперативной памяти и не различаются способом кодирования, а различаются только способом использования. Именно такой способ был предложен фон Нейманом и был принят в ВМ (вычислительных машинах), создававшихся в Пристонском университете.

4. принцип адресности, согласно которому ячейкам оперативной памяти присваиваются последовательные номера (адреса) 1.2… и т.д.;

5. принцип микропрограммирования, согласно которому машинные команды подразделяются на действия-сигналы, которые в определенном порядке должны быть выполнены для осуществления преобразований, предполагаемых машинной командой. Вследствие этого, в микропроцессор входит блок микропрограммного управления.

Использование в ЭВМ двоичных кодов обусловлено спецификой электронных схем, применяемых для передачи, хранения и преобразования информации. Совокупности битов информации, используемых для представления отдельных чисел, команд и т.п., рассматриваются как самостоятельные информационные объекты и называются словами. Слово обрабатывается в ЭВМ как одно целое - как машинный элемент информации.

Во втором положении утверждается, что программа представляется в ЭВМ в виде упорядоченной линейной последовательности команд. Согласно этому же положению, память неймановской машины сугубо линейна.

Согласно третьему положению, все слова в ЭВМ выглядят совершенно одинаково и сами по себе неразличимы. Только порядок использования слов в программе вносит в них различия. Благодаря такому ‘однообразию’ слов оказывается возможным использовать одни и те же операции для обработки слов различной природы, например, и чисел, и команд.

Четвертое положение фиксирует специфику хранения и идентификации (обозначения) информации, порождаемую свойствами машинной памяти. Машинная память - совокупность ячеек, каждая из которых служит местом для хранения слова информации. Ячейка памяти выделяется для хранения значения величины, в частности, константы или команды. Чтобы записать слово в память, необходимо указать адрес ячейки, отведенной для хранения соответствующей величины. Чтобы выбрать слово из памяти (прочитать его), следует опять же указать адрес ячейки памяти. Таким образом, адрес ячейки становится машинным идентификатором (именем) величины и команды. Для обозначения величин и команд в ЭВМ нет никаких других средств, кроме адресов, присваиваемых величинам и командам в процессе составления программы вычислений.