Нажмите клавишу ВВОД.

Создание формулы с функциями

1. Щелкните ячейку, в которую требуется ввести формулу.

2. Чтобы начать формулу с функции, на панели формул нажмите кнопку Вставить функцию .

3. Выберите необходимую функцию.

В поле Поиск функции можно ввести запрос с описанием операции, которую требуется выполнить, (например, по словам "сложение чисел" будет найдена функция СУММ). Кроме того, можно выбрать категорию в поле Категория.

Совет. Список доступных функций см. в разделе Список функций для листа (по категориям).

4. Введите аргументы.

Совет. Для ввода в качестве аргументов ссылок на ячейки нажмите кнопку свертывания диалогового окна (которая временно скрывает диалоговое окно), выделите ячейки на листе и нажмите кнопку развертывания диалогового окна .

5. По завершении ввода формулы нажмите клавишу ВВОД.

Совет. Чтобы выполнить быстрое сложение значений, также можно воспользоваться функцией Автосумма. На вкладке Главная в группе элементов Правка нажмите кнопку Автосумма, а затем выберите необходимую функцию.

К началу страницы

Создание формулы с вложенными функциями

Вложенные функции — это функции, а качестве одного из аргументов которых заданы другие функции. В формулу можно вложить до 64 функций. Указанная ниже формула суммирует набор чисел (G2:G5), только если среднее значение другого набора чисел (F2:F5) больше 50. В противном случае она возвращает значение 0.

Функции СРЗНАЧ и СУММ вложены в функцию ЕСЛИ.

1. Щелкните ячейку, в которую требуется ввести формулу.

2. Чтобы начать формулу с функции, на панели формул нажмите кнопку мастера функций .

3. Выберите необходимую функцию.

В поле Поиск функции можно ввести запрос с описанием операции, которую требуется выполнить, (например, по словам "сложение чисел" будет найдена функция СУММ). Кроме того, можно выбрать категорию в поле Категория.

Совет. Список доступных функций см. в разделе Список функций для листа (по категориям).

4. Чтобы ввести аргументы, выполните одно или несколько из указанных ниже действий.

   • Для ввода в качестве аргументов ссылок на ячейки нажмите кнопку свертывания диалогового окна рядом с нужным аргументом (которая на время скрывает диалоговое окно), выделите ячейки на листе и нажмите кнопку развертывания диалогового окна .

   • Чтобы в качестве аргумента задать другую функцию, введите ее в соответствующее поле аргумента. Например, можно добавить СУММ(G2:G5) в текстовое поле Значение_если_истина функции ЕСЛИ.

   • Части формулы, отображенные в диалоговом окне Аргументы функции, указывают функцию, выбранную в предыдущем действии. Например, при выборе функции ЕСЛИ в диалоговом окне Аргументы функции отобразятся аргументы для функции ЕСЛИ.

К началу страницы

Создание формулы массива, вычисляющей единственный результат

Формулу массива (Формула массива. Формула, выполняющая несколько вычислений над одним или несколькими наборами значений, а затем возвращающая один или несколько результатов. Формулы массива заключены в фигурные скобки { } и вводятся нажатием клавиш CTRL+SHIFT+ВВОД.) можно использовать для выполнения некоторых вычислений с единственным результатом. Данный тип формулы массива позволяет упростить модель листа путем замены нескольких отдельных формул одной формулой массива.

1. Щелкните ячейку, в которую требуется ввести формулу массива.

2. Введите необходимую формулу.

Совет. Формулы массива используют обычный синтаксис. Они все начинаются со знака равенства и могут содержать встроенные функции Excel.

Например, указанная ниже формула вычисляет итоговое значение массива цен на акции без использования строки ячеек для вычисления и отображения итоговых значений по каждой акции.

Формула массива, вычисляющая единственный результат

При вводе формулы ={СУММ(B2:С2*B3:С3)} в качестве формулы массива она перемножает количество акций на цену каждой акции (500*10 и 300*15), после чего складывает результаты этих вычислений, что дает общую сумму 9500.

3. Нажмите сочетание клавиш CTRL+SHIFT+ВВОД.

Приложение Excel автоматически вставляет формулу между фигурными скобками ({ }).

Примечание. При заключении функции в фигурные скобки вручную она не преобразуется в функцию массива. Чтобы создать функцию массива, нажмите сочетание клавиш CTRL+SHIFT+ВВОД.

Важно. При изменении формулы массива фигурные скобки ({ }) не будут отображаться в формуле. В таком случае необходимо еще раз нажать сочетание клавиш CTRL+SHIFT+ВВОД.

К началу страницы

Создание формулы массива, вычисляющей несколько результатов

Некоторые функции листа возвращают массивы значений либо требуют массив значений в качестве аргумента. Для вычисления нескольких результатов с помощью формулы массива в диапазон ячеек, состоящий из того же числа строк и столбцов, что и аргументы массива, необходимо ввести массив.

1. Выделите диапазон ячеек, в который требуется ввести формулу массива.

2. Введите необходимую формулу.

Совет. Формулы массива используют обычный синтаксис. Они все начинаются со знака равенства и могут содержать встроенные функции Excel.

Например, по заданному ряду из трех значений объема продаж (столбец B) для ряда из трех месяцев (столбец A) функция ТЕНДЕНЦИЯ определяет линейный прогноз объемов продаж. Для отображения всех вычисляемых значений формула введена в три ячейки столбца C (C1:C3).

Формула массива, вычисляющая несколько результатов

При вводе в качестве формулы массива формулы =ТЕНДЕНЦИЯ(B1:B3;A1:A3) формируются три отдельных результата (22196, 17079 и 11962), вычисленные по трем объемам продаж за три месяца.

3. Нажмите сочетание клавиш CTRL+SHIFT+ВВОД.

Приложение Excel автоматически вставляет формулу между фигурными скобками ({ }).

Примечание. При заключении функции в фигурные скобки вручную она не преобразуется в функцию массива. Чтобы создать функцию массива, нажмите сочетание клавиш CTRL+SHIFT+ВВОД.

Важно. При изменении формулы массива фигурные скобки ({ }) не будут отображаться в формуле. В таком случае необходимо еще раз нажать сочетание клавиш CTRL+SHIFT+ВВОД.

К началу страницы

Удаление формулы

При удалении формулы также удаляются результаты ее вычислений. Однако можно удалить только формулу, а результаты вычислений оставить в ячейке.

• Чтобы удалить формулы вместе с результатами вычислений, выполните указанные ниже действия.

  1. Выделите ячейку или диапазон ячеек, содержащий формулу.

  2. Нажмите клавишу DEL.

• Чтобы удалить только формулу, а результаты вычислений оставить без изменений, выполните указанные ниже действия.

  1. Выделите ячейку или диапазон ячеек, содержащий формулу.

Если формула является формулой массива, выделите диапазон ячеек, содержащий ее.

Выделение диапазона ячеек, содержащего формулу массива

1. Щелкните любую ячейку в формуле массива.

2. На вкладке Начальная страница в группе Редактирование выберите команду Найти и заменить, а затем выберите в списке пункт Переход.

3. Нажмите кнопку Выделить.

4. Установите флажок Текущий массив.

1. На вкладке Главная в группе Буфер обмена нажмите кнопку Копировать .

Клавиши быстрого доступа Можно также нажать клавиши CTRL+C.

3. На вкладке Главная в группе Буфер обмена нажмите стрелку под кнопкой Вставить и выберите пункт Вставить значения.

К началу страницы

Советы и рекомендации по созданию формул

Быстрое копирование формул Одну и ту же формулу можно быстро ввести в диапазон ячеек. Выделите нужный диапазон, введите формулу, а затем нажмите сочетание клавиш CTRL+ВВОД. Например, если в диапазон ячеек C1:C5 ввести формулу =СУММ(A1:B1), а затем нажать сочетание клавиш CTRL+ВВОД, приложение Excel вставит формулу в каждую ячейку диапазона, используя ячейку A1 в качестве относительной ссылки.

Использование автозавершения формул Для упрощения создания и изменения формул, а также для снижения необходимости ввода формул вручную и возникновения синтаксических ошибок рекомендуется использовать возможность автозавершения формул. После ввода знака равенства (=) и начальных букв (начальные буквы играют роль триггеров отображения) приложение Excel снизу ячейки выводит динамический список допустимых функций и имен. После ввода в формулу функции или имени с помощью триггера вставки (нажатия клавиши TAB или двойного щелчка элемента в списке) Excel выводит соответствующие аргументы. Если по мере ввода формулы вставить запятую, которая также может выполнять роль триггера отображения, приложение Excel может отобразить дополнительные аргументы. При вводе в формулу начальных букв дополнительных функций или имен снова выводится динамический список вариантов.

Использование всплывающих подсказок для функций При хорошем знании аргументов функции можно использовать всплывающие подсказки, которые появляются после ввода имени функции и открывающей скобки. Чтобы просмотреть справку по функции, щелкните ее имя. Чтобы выбрать соответствующий аргумент в формуле, щелкните имя аргумента,

К началу страницы

Распространенные ошибки при создании формул

В таблице ниже представлены наиболее часто встречающиеся ошибки, допускаемые при вводе формул, и способы их устранения.

Стандартные функции.

Сумм, средн. Значение, если (Возвращает одно значение, если заданное условие при вычислении дает значение ИСТИНА, и другое значение, если ЛОЖЬ.

Функция ЕСЛИ используется при проверке условий для значений и формул.), гиперссылка (Создает ярлык или переход, который открывает документ, расположенный на сетевом сервере, во внутренней сети (Интрасеть. Компьютерная сеть внутри организации, использующая технологии Интернета (например, протоколы HTTP и FTP). Переходы между документами, веб-страницами и другими объектами выполняются в интрасети с помощью гиперссылок.) или в Интернете. Если щелкнуть ячейку, содержащую функцию ГИПЕРССЫЛКА, в Microsoft Excel откроется файл, расположение которого определено с помощью аргумента «адрес».) , макс (Возвращает наибольшее значение из набора значений),sin (Возвращает синус заданного угла.), суммесли (Функция СУММЕСЛИ используется, если необходимо просуммировать значения диапазона (Диапазон. Две или более ячеек листа. Ячейки диапазона могут быть как смежными, так и несмежными.), соответствующие указанным условиям. Предположим, например, что в столбце с числами необходимо просуммировать только значения, большие 5. Для этого можно использовать указанную ниже формулу.

=СУММЕСЛИ(B2:B25;">5")

В данном примере на соответствие условиям проверяются суммируемые значения. При необходимости можно применить критерии к одному диапазону, просуммировав соответствующие значения из другого диапазона. Например, формула =СУММЕСЛИ(B2:B5; "Иван"; C2:C5) суммирует только те значения из диапазона C2:C5, для которых соответствующие значения из диапазона B2:B5 равны "Иван".

)

Использование формул, функций и диаграмм в Excel

2 Функции Excel

Функции Excel -- это специальные, заранее созданные формулы для сложных вычислений, в которые пользователь должен ввести только аргументы.

Функции состоят из двух частей: имени функции и одного или нескольких аргументов. Имя функции описывает операцию, которую эта функция выполняет, например, СУММ.

Аргументы функции Excel - задают значения или ячейки, используемые функцией, они всегда заключены в круглые скобки. Открывающая скобка ставится без пробела сразу после имени функции. Например, в формуле «=СУММ(A2;A9)», СУММ -- это имя функции, а A2 и A9 -- ее аргументы.

Создание диаграмм сначалп надо чтобы данные были набраны на листе

Шаг 1. Выбор типа диаграммы.

Первое окно диалога Мастера диаграмм, предлагает выбрать тип диаграммы.

Шаг 2. Задание исходных данных диаграммы.

Во втором окне диалога мастера диаграмм можно задать данные, используемые Excel при построении диаграммы.

Второе окно диалога Мастера диаграмм позволяет задать исходный диапазон и расположение в нем рядов данных. Если перед запуском Мастера был выделен диапазон с исходными данными, то это поле будет содержать ссылку на выделенный диапазон.

Excel выводит подвижную рамку вокруг исходного диапазона. Если по каким-то причинам исходный диапазон указан неправильно, выделите нужный диапазон и введите его прямо в окне диалога Мастера диаграмм.

Excel обычно выбирает ориентацию рядов, предполагая, что диаграмма должна содержать меньше рядов, чем точек. Просматривая образец при разной ориентации рядов, можно выбрать наиболее эффективный способ отображения данных в создаваемой диаграмме.

Второе окно диалога Мастера диаграмм, как и первое, содержит две вкладки. Чтобы убедиться, что Excel использует правильные имена и диапазоны ячеек, для каждого ряда данных, можно перейти на вкладку Ряд. Ннажмите кнопку. Далее, чтобы перейти к следующему шагу.

Шаг 3. Задание параметров диаграммы.

Третье окно диалога Мастера диаграмм содержит шесть вкладок. Они позволяют задать характеристики осей, название диаграммы и заголовки для ее осей, легенду, подписи значений в рядах данных и т.д. Все это можно выполнить при создании диаграммы или после ее построения.

Шаг 4. Размещение диаграммы.

Excel может внедрить диаграмму в рабочий лист или помесить ее на отдельном листе, так называемом листе диаграммы.

После построения диаграммы ее можно отредактировать в режиме редактирования диаграммы. Для этого нужно дважды щелкнуть кнопку мыши на диаграмме или воспользоваться контекстным меню.

2. Выражения. Операнды и операции. Унарные и бинарные операции. Операция присваивания. Арифметические операции.

Переменные и константы всех типов могут использоваться в выражениях. Выражение задает порядок выполнения действий над данными и состоит из операндов, круглых скобок и знаков операций. Операнды представляют собой константы, переменные и вызовы функций. Операции— это действия, выполняемые над операндами.

Операндом называется объект (переменная, константа), над которым совершаются операции.

Унарные операции

Это операции с 1 операндом, они имеют вид:

<operation> a (префиксная форма), например –a, или

a <operation> (постфиксная форма), например a++.

Форма записи зависит от конкретной операции.

К ним относят (Операции преобразования знака, Побитовые и логические операции.

~ Операция инвертирования или побитового отрицания.

Операндом может быть любое выражение целочисленного типа. Операция обеспечивает побитовое инвертирование двоичного кода (т.е. побитово заменяет все единицы на 0 и наоборот).

! Операция логического отрицания.

Операндом может быть любое выражение со значением арифметического типа. Для непосредственного обозначения логических значений в C++ используются целочисленные значения 0 - ложь и 1 - истина. Кроме того, в логических операциях любое ненулевое значение операнда ассоциируется с единицей. Поэтому отрицанием нулевого значения является 1, т.е. истина, а отрицанием любого ненулевого значения оказывается 0, т.е. ложь.

Операция определения размера

sizeof Операция определения размера объекта или типа.

Операции увеличения и уменьшения значения

++ Инкремент, или операция увеличения на единицу.

-- Операция уменьшения значения операнда на величину, кратную единице (декремент).

Операция доступа

:: Операция доступа.

Обеспечивает обращение к именованной глобальной области памяти, находящейся вне области видимости. Эта операция применяется при работе с одноимёнными объектами, расположенными во вложенных областях действия имён. Например, когда во внутренней области действия скрывается локальный объект с именем, идентичным глобальному объекту.

Адресные операции

& Операция получения адреса операнда.

Бинарные операции

Это операции с 2 операндами, имеют вид: a operation b, например a+b. Тип и значение результата выражения любой бинарной операции определяется в зависимости от принятых в C++ соглашений о преобразовании типов, о которых будет сказано ниже.

Арифметические операции

+ Операция сложения.

– Операция вычитания.

Операция используется с операндами арифметического типа. Один из операндов может иметь тип указателя. В любом случае значением выражения является либо сумма значений, либо сумма адреса и целочисленного значения, кратного размерам данного типа.

Результатом сложения/вычитания двух операндов арифметического типа является сумма/разность операндов.

Результат сложения/вычитания указателя с целым числом зависит от типа, на который указывает указатель (будет рассмотрено позднее в соответствующей главе).

* Операция умножения.

/ Операция деления.

Операндами могут быть выражения арифметического типа. Значением выражения является произведение значений операндов (*) или частное от деления значения первого операнда на второй операнд (/).

% Операция получения остатка от деления целочисленных операндов (деление по модулю).

Операндами могут быть выражения арифметического типа. В процессе выполнения операции операнды приводятся к целому типу. При ненулевом делителе для целочисленных операндов выполняется соотношение

(a/b)*b+a%b=a, где a и b – уже приведённые к целочисленному типу значения.

При неотрицательных операндах результат операции % положительный. В противном случае знак остатка может зависеть от конкретной реализации компилятора.

Операции побитового сдвига

Эти операции определены только для целочисленных операндов.

<< Операция левого сдвига.

>> Операция правого сдвига.

Например, пусть в переменную типа unsigned char i и записано число 181, чьё двоичное представление равно 10110101. Результатом операции i>>3 будет являться 00010110, т.е. число 22, а результат операции i<<4 будет равен 01100000 96.

Побитовые операции

Поразрядные операции определены только для целочисленных операндов.

& Поразрядная конъюнкция (побитовое И) битовых представлений значений целочисленных операндов.

| Поразрядная дизъюнкция (побитовое ИЛИ) битовых представлений значений

целочисленных операндов.

^ Поразрядная исключающая дизъюнкция (побитовое исключающее ИЛИ) битовых представлений значений целочисленных операндов.

Операции сравнения

< Меньше

<= Меньше равно

> Больше

>= Больше равно

= = Равно

!= Не равно

Логические бинарные операции

&& логическое И

|| логическое ИЛИ.

Логические бинарные операции объединяют выражения сравнения со значениями истина (!=0) и ложь (==0). Результат операций приведён в следующей таблице, где X – любое число, не равное 0.

A	B	a && b	a || b
0	0	0	0
0	X	0	1
X	0	0	1
X	X	1	1

Операция присваивания

= Простая форма операции присваивания.

Левый операнд операции присваивания должен быть модифицируемым выражением.

В качестве правого операнда операции присваивания может выступать любое выражение. Значение правого операнда присваивается левому операнду. Значение выражения оказывается равным значению правого операнда, в соответствии с правилами автоматического приведения типов. Результат операции равен значению сохраняемого выражения. Это позволяет записывать несколько операций присваивания в цепочку.

An=…=A3=A2=A1;

где A1, A2, A3, …, An являются выражениями. Для определения значений выражений подобной структуры в C++ существуют правила группирования операндов выражений сложной структуры (эти правила подробно будут описаны ниже). В соответствии с одним из этих правил операнды операции присвоения группируются справа налево:

An=(An-1=…=(A3=(A2=A1))…);

Очевидно, что в таком выражении все операнды, кроме самого правого, должны быть модифицируемыми. В результате выполнения этого выражения операндам An, An-1, … A3, A2 будет присвоено значение операнда A1.

Специальные формы операций присваивания

Записи вида:

A = A <operation> B

для бинарных операторов могут быть записаны с помощью специальной формы оператора присваивания вида

A <operation>= B

При этом эффективность работы такой формы записи будет даже быстрее ввиду более рационального использования компилятором ресурсов компьютера (при включённой оптимизации кода в современных компиляторах разницы не будет).

Например,

запись a=a+2; эквивалентна записи a+=2;

а запись i=i&j; эквивалентна записи i&=j;

Операции обращения к компонентам объекта сложного типа.

К операциям выбора компонентов объекта составного типа относятся:

. Операция прямого выбора - точка.

-> Операция косвенного выбора.

.* Операция обращения к компоненте структуры/объединения по имени объекта (левый операнд операции) и указателю на компоненту (правый операнд операции).

->* Операция обращения к компоненте структуры/объединения по указателю на объект (левый операнд операции) и указателю на компоненту (правый операнд операции).

Операция управления процессом вычисления значений

, Операция запятая.

Группирует выражения слева направо. Разделённые запятыми выражения вычисляются последовательно слева направо, в качестве результата сохраняются тип и значение самого правого выражения.

A &= B, A * B, -A

Эта операция формально также является бинарной операцией, хотя операнды этой операции абсолютно не связаны между собой

Операция вызова функции

() Операция вызова.

Операция явного преобразования типа

() Операция преобразования (или приведения) типа.

Операция индексации

[] Операция индексации.

1. Mathcad: основные принципы работы. Запись формул. Переменные, функции и их использование. Лекция маткад!!!!

MathCAD — это специфический язык программирования, который позволяет облегчить решение математических уравнений. Mathcad - программное средство, среда для выполнения на компьютере разнообразных математических и технических расчетов, снабженная простым в освоении и в работе графическим интерфейсом, которая предоставляет пользователю инструменты для работы с формулами, числами, графиками и текстами. В среде Mathcad доступны более сотни операторов и логических функций, предназначенных для численного и символьного решения математических задач различной сложности.

Функции  Функции в Mathcad делятся на две группы: функции пользователя; встроенные функции. Техника использования функций обоих типов абсолютно идентична, а вот задание отличается принципиально. Задание функций пользователя Особенности определения функций пользователя (проще говоря, функций произвольного вида) в Mathcad полностью совпадают с принятыми в математике правилами. Для этого необходимо выполнить следующую последовательность действий. 1.  Введите имя функции. В общем случае оно может быть совершенно произвольным, хотя определенные ограничения все-таки имеются. О них мы поговорим немного позже. 2.  После имени функции следует ввести пару круглых скобок, в которых через запятую нужно прописать все переменные, от которых зависит функция. Задать функцию с параметром можно только в том случае, если ему выше присвоено конкретное числовое значение. Иначе система выдаст уже знакомое нам сообщение об ошибке: This variable is undefined. 3.  Введите оператор присваивания «:=». 4.  На месте черного маркера справа от введенного оператора присваивания задайте вид вашей функции. В выражение определяемой функции могут входить как непо­средственно переменные, так и другие встроенные и пользовательские функции. Пример 15. Задание функции пользователя

Встроенные функции

Встроенные функции — это функции, заданные в Mathcad изначально. Поэтому, чтобы их использовать, достаточно просто корректно набрать имена функций с клавиатуры. Впрочем, существуют и другие способы вставки нужной встроенной функции. Наиболее распространенные из них можно ввести с панели Calculator (Калькулятор). К таким функциям относятся синус, косинус, тангенс, натуральный и десятичный логарифмы, экспонента. Для того же, чтобы задать все остальные встроенные функции Mathcad, нужно открыть специальное окно Insert Function (Вставить функцию). Проще всего это можно сделать нажатием одноименной кнопки панели Standard (Стандарт­ные) с изображением стилизованного знака функции (рис. 24).

Рис. 24. Кнопка Insert Function (Вставить функцию) меню Standard (Стандартные)

Также, для того чтобы вызвать данное окно (рис. 25), можно использовать сочетание клавиш Ctrl+Shift+F или Ctrl+E. И, наконец, ссылка на него имеется в меню Insert (Вставка).

Рис. 25. Окно Insert Function (Вставить функцию)

Так как число встроенных функций Mathcad весьма значительно (несколько сотен), для удобства они распределены по тематическим группам. Их список, организованный в алфавитном порядке, расположен в окне Function Category (Категория функций). Всего в Mathcad 32 тематические группы функций. При выборе определенной категории функций ее содержание отобразится в окне Function Name (Имя Функции). Чтобы ввести нужную функцию, выделите ее в списке с помощью мыши или клавиш управления курсором и нажмите OK (или лучше дважды щелкните на ней мышью). По умолчанию в окне Function Name (Имя функции) отображается полный список всех встроенных функций, что соответствует категории All (Все). Производить поиск в полном списке несколько быстрее и удобнее, если вы приблизительно знаете написание имени нужной вам функции. На окне Insert Function (Вставить функцию) имеется специальная зона, в которой отображается текст описания выбранной функции. Так, для первой функции списка All acos (арккосинус) читаем: Returns the angle (in radians) whose cosine is z. Principal value for complex z (Возвращает угол (в радианах), косинус которого равен z. Действительная часть для комплексного z). В том случае, если вам нужна более полная информация о некоторой функции, нежели дает сжатое сообщение окна Insert Function (Вставить функцию), вы можете обратиться к справочной системе Mathcad. Для этого вам нужно, выделив функцию, информацию о которой необходимо найти, нажать специальную кнопку Help (Помощь) в левом нижнем углу окна. При этом будет открыта статья справочной системы, в которой имеется упоминание о данной функции. При вводе встроенных функций с клавиатуры следует помнить, что Mathcad различает регистр символов. Поэтому, если обычную функцию, образованную только строчными символами, вы введете с большой буквы, она распознана не будет. И, наоборот, функция, которая вводится с помощью окна Insert Function (Вставить Функцию) как последовательность прописных букв, аналогично должна быть набрана и вами.

2. Поразрядные (битовые) операции. Логические операции. Условная операция. Операция sizeof.

(логические операции)~ Операция инвертирования или побитового отрицания.

Операндом может быть любое выражение целочисленного типа. Операция обеспечивает побитовое инвертирование двоичного кода (т.е. побитово заменяет все единицы на 0 и наоборот).

! Операция логического отрицания.

Операндом может быть любое выражение со значением арифметического типа. Для непосредственного обозначения логических значений в C++ используются целочисленные значения 0 - ложь и 1 - истина. Кроме того, в логических операциях любое ненулевое значение операнда ассоциируется с единицей. Поэтому отрицанием нулевого значения является 1, т.е. истина, а отрицанием любого ненулевого значения оказывается 0, т.е. ложь.

Операция определения размера

sizeof Операция определения размера объекта или типа.

В C различают два варианта этой операции. В первом случае операндом может быть любое l-выражение. Это выражение записывается справа от символа операции. Значением выражения является размер конкретного объекта в байтах. Во втором случае операндом является имя типа. Это выражение записывается в скобках непосредственно за символом операции. Значением выражения является размер конкретного типа данных в байтах. Результатом этой операции является константа типа size_t. Этот производный целочисленный беззнаковый тип определяется конкретной реализацией. В Visual C этот тип эквивалентен типу unsigned int.

Например, для переменной i типа int операция sizeof i вернёт значение 4. Аналогично, для второй формы операции, sizeof(int) вернёт 4. Обычно имена переменных также записываются в скобках для унификации стиля.

Побитовые операции

Поразрядные операции определены только для целочисленных операндов.

& Поразрядная конъюнкция (побитовое И) битовых представлений значений целочисленных операндов.

| Поразрядная дизъюнкция (побитовое ИЛИ) битовых представлений значений целочисленных операндов.

^ Поразрядная исключающая дизъюнкция (побитовое исключающее ИЛИ) битовых представлений значений целочисленных операндов.

Значение выражения вычисляется путём побитовых преобразований, т.е. каждый бит результата является результатом применения операции к соответствующим битам операндов.

Например, если операнды i и j имеют тип char, то результат k=i&j будет формироваться по следующему правилу:

• Берём 0-й бит операнда i и 0-й бит операнда j.

• Вычисляем конъюнкцию этих битов.

• Записываем результат в 0-й бит результата k.

• Повторяем для остальных битов, с 1-го по 7-й.

Ниже приведена таблица истинности для побитовых операций.

a	b	a & b	a | b	a ^ b
0	0	0	0	0
0	1	0	1	1
1	0	0	1	1
1	1	1	1	0

Логические бинарные операции

&& логическое И

|| логическое ИЛИ.

Логические бинарные операции объединяют выражения сравнения со значениями истина (!=0) и ложь (==0). Результат операций приведён в следующей таблице, где X – любое число, не равное 0.

A	B	a && b	a || b
0	0	0	0
0	X	0	1
X	0	0	1
X	X	1	1

Особенности использования логических выражений.

При составлении и использовании сложных логических выражений следует помнить некоторые особенности их вычисления в языке C. При применении операций логического И (&&) и логического ИЛИ (||) выражение может не вычисляться до конца. Любое выражение, использующее эти операторы вычисляется слева направо, но:

• Если значение левого операнда операции && равно false (нулю), то значение правого операнда не вычисляется, т.к. результат всей операции от него не зависит.

• Если значение левого операнда операции || равен true (не равен нулю), то значение правого операнда также не вычисляется.

Поэтому, если в программе встречается следующий фрагмент:

if(a<3 && func(x)==3)

{

…

}

то в некоторых случаях, когда левый операнд && равна false, правый операнд даже не будет вычисляться. Т.е. если a<3, функция func(x) будет вызываться, а в противном случае – нет.

В длинных цепочках вроде func1(x)!=0 && func2(x)==0 && func3(x)<3 && func4(x)>2 операнды будут вычисляться (и функции будут вызываться) до тех пор, пока один из операндов очередной операции && не примет очередное значение false.

Поскольку в C любое ненулевое значение означает логическое true, а нулевое значение – false, то в операторе if (и во многих других операторах) можно вообще не применять операции сравнения.

Например:

void func(double a)

{

if(a)

printf(“a имеет ненулевое значение”);

if(!func2(a))

printf(“Результат выполнения func2(a) равен нулю”);

}

Такой стиль в своё время считался (да и сейчас считается) шиком среди «продвинутых программистов», хотя в тоже время для многих он наоборот затруднял чтение программы.

логические операторы.

Быстрые логические операторы

В С# предусмотрены специальные быстрые версии логических операторов AND и OR, при использовании которых программа будет выполняться быстрее. Рассмотрим, как они работают. Если при выполнении оператора AND первый операнд имеет значение false, результатом будет false, независимо от значения второго операнда. Если при выполнении оператора OR первый операнд имеет значение true, результатом будет значение true, независимо от значения второго операнда. Следовательно, в этих случаях нет необходимости оценивать второй операнд, и соответственно программа будет выполняться быстрее.

Быстрый оператор AND обозначается символом &&, а быстрый оператор OR - символом ||. Единственная разница между обычной и быстрой версиями операторов состоит в том, что обычные операторы всегда оценивают и первый, и второй операнды, а быстрые операторы оценивают второй операнд только при необходимости.

1. Mathcad: Дискретные аргументы. Векторы, матрицы и операции с ними. Построение графиков функций.

Дискретные аргументы - особый класс переменных, который в

пакете MathCAD зачастую заменяет управляющие структуры, называе-

мые циклами (однако полноценной такая замена не является). Эти пере-

менные имеют ряд фиксированных значений, либо целочисленных (1

способ), либо в виде чисел с определенным шагом, меняющихся от на-

чального значения до конечного (2 способ).

Определение дискретного аргумента

MathCad может выполнять повторяющиеся или итерационные вычисления отдельных выражений. С этой целью используется специальный тип переменных – дискретные аргументы.

Переменная типа дискретный аргумент принимает диапазон значений, например, все целые числа от 0 до 10. Если в выражении присутствует дискретный аргумент, то MathCad вычисляет выражение столько раз, сколько значений содержит дискретный аргумент.

Например, надо вычислить результаты для диапазона значений t от 10 до 20 с шагом 1. Это делается следующим образом:

Сначала указывается первое значение диапазона, затем – второе, в данном случае 11, а затем нажать на клавишу (;), чтобы получить изображение многоточия и ввести последнее значение диапазон

Пример: t:=10,11..20

Пример

t:=10,11..20 Уравнение движения тела, падающего в поле силы

асс=-9.8 тяжести

Если нажать после выражения знак = , то получим следующую

таблицу вычисленных значений:

Итак, для определения дискретного аргумента сначала указывается первое значение диапазона , затем – второе, затем нажимается клавиша (;) , чтобы получить изображение многоточия и вводится последнее значение диапазона.

Создание вектора или матрицы

Одиночное число в MathCad называется скаляром. Столбец чисел называется вектором, а прямоугольная таблица чисел – матрицей. Общий термин для вектора или матрицы – массив. Имеются два способа создать массив:

• Заполняя массив пустых полей из меню Математика Матрица

• Используя дискретный аргумент, чтобы определить элементы с его помощью.

• Считывая элементы массива из файлов данных.

Можно различать имена матриц, векторов и скаляров, используя различный шрифт для их написания. Например, имена векторов записывать жирным, а имена скалярных переменных курсивом.

Создание вектора

1. Математика  Матрицы (CTRL/M) Появляется диалоговое окно.(Insert – matrix)

2. Укажите число строк, равное числу элементов вектора, в поле «Строк», например, 3

3. Напечатайте 1 в поле «Столбец» и нажмите «Создать». MathCad создаст вектор с пустыми полями для заполнения.

4. Заполните поля и щелкнув мышью (Tab) – переход на другое поле.

Добавить другой вектор

• выделите вектор в рамочку

• Напечатайте знак +. MathCad показывает поле для второго вектора

• Математика  Матрицы Создайте другой вектор с тремя элементами

• Введите значения в поля и нажмите =, чтобы увидеть результат

Сложение – только одна из операций MathCad, определенных для векторов и матриц.(также есть -, *, скалярное произведение, целочисленные степени, детерминанты и другие операции).

Матрица создается так же как вектор.

Вектор – столбец идентичен матрице с одним столбцом. Можно также создать вектор-строку, создав матрицу с одной строкой и многими столбцами.

При работе с векторными аргументами, всегда подразумевают вектор-столбец. Чтобы превратить вектор-строку в вектор-столбец используйте оператор транспонирования (CTRL+1)

2. Приоритеты операций и порядок вычислений. Правила вычисления выражений с логическими операциями. (предыдущий билет). Операция преобразования типов. Автоматическое преобразование типов.

Операция явного преобразования типа

() Операция преобразования (или приведения) типа.

Эта бинарная операция в контексте так называемого постфиксного выражения и в контексте выражения приведения обеспечивает изменение типа значения выражения, представляемого вторым операндом. Информация о типе, к которому преобразуется значение второго операнда, кодируется первым выражением, которое является спецификатором типа. Например, (int)d;

1. Приведение типов.

Идентификаторы типов данных также часто встречаются в явном виде в операторе явного приведения (указания) типов. Этот оператор выглядит как идентификатор типа, записанный в скобках непосредственно перед выражением. Например:

int i;

double a;

a=3.65;

i=(int)a;

В результате выполнения 4-й строчки этой программы произойдёт приведение значения переменной типа double к типу int, которое потом запишется в переменную i, в результате чего там окажется значение 3. Здесь (int) – оператор приведения типов.

Справедливости ради следует сказать, что даже если бы записали просто i=a; то в i всё равно бы записалось 3, значение было бы преобразовано за счёт автоматического приведения типов (это будет рассмотрено ниже).

Автоматическое преобразование типов

Преобразование типов в арифметических выражениях осуществляются автоматически к наивысшему типу. Например, в ходе операции с операндами типов double и int операнд типа int будет преобразован к double.

Преобразование типов при присваивании

В операциях присваивания тип присваиваемого значения преобразуется к типу переменной, получающей это значение. Преобразования при присваивании допускаются даже в тех случаях, когда они влекут за собой потерю информации.

Преобразование целых типов данных происходит по следующим правилам:

• Если значение попадает в новый диапазон, то новое значение = старому с точностью до типа;

• Если значение не попадает в новый диапазон, то результат преобразований не определён (обрабатывается в зависимости от компилятора).

Преобразование вещественных типов:

• Значения типа float преобразуются к типу double без потери точности. Значения типа double при преобразовании к типу float представляются с некоторой потерей точности. Е

• Если порядок значения типа double слишком велик для представления значением типа float , то происходит потеря значимости.

Преобразование к целым типам значений с плавающей точкой (в 2 приёма):

• Сначала производится преобразование к типу long. Дробная часть плавающего значения отбрасывается при преобразовании к типу long.

• Затем это значение типа long преобразуется к требуемому типу. Если полученное значение слишком велико для типа long, то результат преобразований не определён.

1. Mathcad: Символьные и численные вычисления. Задание точности численных операций. Примеры символьных и численных вычислений. (Лекция маткад, конец)

2. Операторы. Блок операторов. Условный оператор. Операторы циклов. Оператор возврата из функции. Операторы

Программа на языке C состоит из модулей, модуль – из функций, функции – из операторов. Согласно принципам структурного программирования нам известно, что любую программу можно составить из трех структур: линейной (следования), разветвляющейся (развилки) и циклической (повторения).

Для реализации этих структур в каждом языке программирования существуют специальные команды, называемые операторами.

оператора - выражение, являющееся законченной инструкци для компьютера, чьим отличительным признаком является символ <;> , стоящий в конце.

Блок операторов

Блок операторов заключается в фигурные скобки {оператор}.

Общий вид:

{

Внутренние объявления и определения данных

Операторы

}

Оператор if-else.

Синтаксис:

If (выражение) оператор1;

[else оператор2;]

Вначале вычисляется заключенное в скобки выражение, которое должно принимать целое значение или будет преобразовано к целому значению. В условных операторах используются арифметические операции, операции отношения и логические операции.

Далее выполнение осуществляется по следующей схеме:

• если выражение истинно (т.е. отлично от 0), то выполняется оператор1.

• если выражение ложно (т.е. равно 0),то выполняется оператор2.

• если выражение ложно и отсутствует оператор2 (в квадратные скобки заключена необязательная конструкция), то выполняется следующий за if оператор.

Примечания:

• Вторая часть оператора (еlse оператор2) является необязательной. Если значение выражения не равно 0, а служебное слово else отсутствует, то управление передается следующему оператору программы.

• Иногда в блоке оператора if бывает нужно выполнить не одно действие, а несколько. Для этого используется составной оператор или блок операторов:

if (i < j)

i++;

else

{

j = i-3;

i++;

}

Этот пример иллюстрирует тот факт, что на месте оператор1, так же как и на месте оператор2 могут находиться блоки операторов.

Допускается использование вложенных операторов if. Оператор if может быть включен в конструкцию if или в конструкцию else другого оператора if. Чтобы сделать программу более читабельной, рекомендуется группировать операторы и конструкции во вложенных операторах if, используя фигурные скобки. Если же фигурные скобки опущены, то компилятор связывает каждое ключевое слово else с наиболее близким if, для которого нет else.

Операции сравнения младше (ниже по приоритету), чем арифметические операции. Поэтому значения арифметических выражений, включённых в выражение сравнения, будут вычисляться раньше выполнения операции сравнения. Поэтому вполне уместно использование выражений типа: i+k>j или a*5<j+4.

Например:

void func(int a)

{

if(a%10==0)

printf (“a кратно десяти”);

else

printf (“a не кратно десяти”);

}

Оператор return

Этот оператор имеет две основные формы записи:

• return;

• return (выражение); Например, return(5+i);

Первая форма обеспечивает простую передачу управления из текущей функции обратно в вызывающую функцию. Применяется для выхода из функции типа void.

Вторая форма обеспечивает не только передачу управления, но еще и возвращение значения выражения в вызывающую функцию. Применяется в функциях типа, отличного от void. Тип возвращаемого значения идентичен типу функции.

Циклы.

Циклы необходимы, когда надо повторить некоторые действия несколько раз, как правило, пока выполняется некоторое условие. В языке имеются 3 вида операторов цикла: for, while и do…while.

Оба цикла while и for являются циклами с предусловием. При этом проверка истинности условия осуществляется перед началом каждой итерации цикла.

Оператор do…while – это конструкция цикла с постусловием (условием на выходе), где истинность условия проверяется после выполнения каждой итерации цикла.

Цикл for.

Цикл (для) имеется практически во всех языках программирования. Однако, версия этого цикла, используемая в языке C, отличается большей гибкостью и предоставляет больше возможностей.

При организации цикла, когда его тело должно быть выполнено фиксированное число раз, осуществляется 3 операции: инициализация счётчика, сравнение его величины с некоторым граничным значением и изменение значения счётчика при каждом прохождении тела цикла.

Синтаксис оператора for:

for(выражение1;выражение2;выражение 3 ) оператор; где

выражение 1 – выполняется в начале цикла (инициализация переменной-счётчика);

выражение 2 – проверяет условие продолжения цикла;

выражение 3 – выполняется в конце итерации (модифицирует переменную-счётчик).

В качестве тела цикла может выступать один оператор или блок операторов. Например:

for(i=1; i<5; i ++)

printf(“i=%d\n”, i);

for(i=5; i>3; i--)

{

printf(“Another value…”);

printf(“i=%d\n”, i);

}

В отличие от других языков, в C оператор for является очень гибкой конструкцией, т.к. не накладывает практически никаких ограничений на содержимое трёх выражений, входящих в состав оператора. Чтобы понять любую конструкцию, записанную на основе оператора for, достаточно помнить следующие правила:

1. Первое выражение вызывается один раз в самом начале цикла, перед первой итерацией. Может содержать инициализацию переменной-счётчика, может содержать более сложное выражение, может быть пустым.

2. Второе выражение – условие продолжения цикла. В начале каждой итерации происходит вычисление этого выражения и если оно равно true, то итерация выполняется, иначе цикл заканчивается. Если это выражение равно false в самом начале цикла, то тело цикла не будет выполнено ни разу. Выражение может быть пустым, в этом случае компилятор считает, что выражение равно true.

3. Третье выражение – операция, выполняемая каждый раз по окончании очередной итерации. Обычно используется для изменения переменной-счётчика. Может быть пустым.

4. В С переменная-счётчик может быть изменена в теле цикла (в отличие от Pascal). Поэтому надо учитывать, что операторы в теле цикла могут оказывать влияние на длительность цикла.

5. С помощью оператора <,> в качестве каждого из 3 выражений можно записывать выражения, содержащие несколько операций.

Поясним всё вышесказанное на примерах:

//--- Вечный цикл ------------------------------------

for(;1;) // Также можно записать for(;;)

{

…

}

//--- Изменение переменной-счётчика в теле цикла -----

//--- Цикл пройдёт в 3 итерации для i=0, 2, 4 --------

for(i=0;i<5;i++)

{

…

i+=1;

}

//--- Одновременное изменение нескольких переменных ---

for(i=0,j=3; i<5 && k>-6; i++,j--)

{

k=func(i,j);

…

}

Но чаще всего стараются все дополнительные вычисления проводить в теле цикла сохраняя тем самым запись самого оператора for относительно простой.

Цикл while

Следующий оператор цикла в языке СИ – это цикл while (пока). Основная его форма имеет вид:

while (условие) оператор;

где условие может принимать нулевое или ненулевое значение, а оператор может быть простым или составным.

Выражение, стоящее в круглых скобках, вычисляется в цикле while. Если оно равно true, то выполняется идущий за ним оператор (тело цикла) и выражение вычисляется снова. Если выражение ложно, цикл while заканчивается и программа продолжает свою работу.

При построении цикла while вы должны включить в него какие-то конструкции, изменяющие величину проверяемого выражения так, чтобы в конце концов, оно стало ложным. В противном случае выполнение цикла никогда не завершится.

Эта последовательность действий, состоящая из проверки и выполнения оператора, периодически повторяющегося до тех пор, пока выражение не станет ложным (в общем случае, равным 0).

Например, следующий фрагмент программы:

index=2;

while (index<5)

printf (“Neverending story! \n”);

печатает это радостное сообщение бесконечное число раз, поскольку в цикле отсутствуют конструкции, изменяющие величину переменной index, которой было присвоено значение 2.

Исправим программу следующим образом:

index=2;

while (index<5)

{

printf (“It will be over someday…\n”);

index++;

}

И получим печать сообщения только 3 раза. Разумеется, что то же самое с большим изяшеством можно реализовать с помощью цикла for. Цикл while же используется в реальных программах в более сложных случаях.

Интересно, что согласно синтаксису языка C оператор while может быть полностью заменён оператором for в виде for(;условие;).

Решение, выполнить ли в очередной раз тело цикла, принимается перед началом его прохождения. Поэтому, вполне возможно, что тело цикла не будет выполнено ни разу. Оператор, образующий тело цикла, может либо простым, либо составным.

Цикл do…while:

В общем виде цикл do…while записывается следующим образом:

do

оператор;

while (выражение);

Это единственная в C конструкция цикла с постусловием.

Эта конструкция полностью идентична циклу while за исключением того, что проверка условия осуществляется в конце цикла. Поэтому тло цикла do…while всегда выполняется, по крайней мере, один раз.

Использовать цикл do…while лучше всего в тех случаях, когда должна быть выполнена, по крайней мере, одна итерация, например:

int item;

do

item=ReadItem(); // Последовательно считываем элементы

while(item!=0); // пока не получим нулевой элемент

1. Mathcad: решение уравнений (различные способы). Символьное решение уравнений

Для введения знака равенства в уравнениях используется комбинация клавиш CTRL+=. Это очень важно, т.к. с точки зрения Mathcad такой знак равенства – совершенно другая операция, чем просто = (показать результат).

Решать уравнение символьно гораздо труднее, чем численно. Может оказаться, что в символьном виде решение не существует.

Чтобы символьно решить уравнение существует команда Решить относительно переменной из меню Символика.(Solve)

Для этого:

• напечатать уравнение.

• Убедитесь, что для введения знака равенства была использована комбинация клавиш CTRL+=

• Выделите переменную, относительно которой нужно решить уравнение, щелкнув на ней мышью.

• Выберите Решить относительно переменной из меню Символика.

MathCad решит уравнение относительно выделенной переменной и вставит результат в рабочий документ.

Пример:

Чтобы из приведенной формулы выразить r через А, выделите r и выберите команду Решить относительно переменной

Имеет решения

Для ввода знака равенства нажмите CTRL/=

Численное решение уравнений.

Решать уравнения численным методом можно следующими способами:

• С помощью функции root, polyroot, lsolve

• С помощью блока Given и функций Find и Minerr.

Решим уравнение x²=9.

Функция root ищет один из корней выражения. Поэтому, для первого способа решения уравнение надо представить в виде f(x)=0, т.е. в нашем случае x²-9=0.

Кроме того, в случае функции root надо задать начальное значение x для поиска. Чем ближе это значение к корню уравнения, тем меньше времени займет поиск. root находит только один из корней, обычно ближайший к начальному значению x для поиска.

Обратите внимание, что функция root находит только один из корней. Если вы хотите найти корень в определенном диапазоне, можно задать этот диапазон двумя последними параметрами, причем значения заданной функции в этих точках должны иметь разные знаки.

Корни полинома также можно найти функцией polyroots, в ней перечисляем коэффициенты полинома в виде вектора:

Второй вариант решения уравнений – использование блока Given:

Точно так же как и в случае с root надо задавать начальные значения. В блоке Given можно задать систему уравнений. Функция Find найдет только одно их возможных решений. Если решение не может быть найдено (численный метод не дает решения с точностью до TOL), то можно найти минимальное по ошибке решение, заменив Find() на MinErr().

Поскольку во всех этих способах используются численные методы, то на точность решения будут влиять значения переменных TOL и CTOL.

2. Операторы управления: оператор безусловного перехода, операторы продолжения и прерывания итерации цикла (с примерами), оператор switch. Операторы ветвления. Оператор безусловного перехода goto.

Оператор goto обеспечивает безусловный переход на указанную метку в переделах функции.

Синтаксис: goto m1;

Метка с программе записывается в начале строки и отделяется от операторов двоеточием. Например:

{

func1();

goto m1;

func2(); // Никогда не выполняется

m1: func3();

}

В сочетании с оператором if (рассмотренным ниже) оператор goto может осуществлять условный переход на определённую метку:

if(a==5)

goto m2;

В соответствии с принципами структурного программирования, применение оператора goto считается дурным тоном. Тем не менее в исключительных случаях (в программах со множественным вложением условных операторов) его применение может значительно сократить размер кода и улучшить его читаемость.

Множественный выбор. Операторы switch-case.

Операция условия и конструкция if-else облегчают написание программ, в которых осуществляется выбор между двумя вариантами.

Однако иногда в программе необходимо произвести выбор одного из нескольких вариантов. Мы можем это сделать, используя конструкцию if-else if-else, и т.д., но во многих случаях оказывается более удобным применять оператор switch.

Синтаксис:

switch (целое выражение)

{

case метка1:

[Операторы;] (необязат.)

case метка2:

[Операторы;] (необязат.)

… . . . .

[default: операторы;]

}

Оператор switch вычисляет целое выражение в круглых скобках и сравнивает это значение со всеми значениями (метками), перечисленными с помощью ключевых слов case. Каждая метка должна быть либо целой константой, либо символьной константой, либо константным выражением. Как только значение вычисляемого выражения совпадает с какой-либо меткой, управление передаётся на оператор, следующий за меткой.

Если ни одна из меток не подходит, то управление передается оператору с меткой default (если такой имеется). В противном случае управление передается оператору, следующему за оператором switch.

Как выражения, так и метки должны иметь значения целого типа (включая тип char).

Пример:

switch (letter)

{

case ‘a’:

case ‘A’: printf (“Это буква a (большая или маленькая)”, letter);

break;

case 66: // 66 – код буквы B

printf (“Это буква B (большая)”, letter);

break;

case 0x30+2: //0x30+2 – код цифры 2

printf (“Это цифра 2”, letter);

break;

default: printf (“А вот не знаю я что это за символ”);

}

В отличие от других языков (например Pascal) в С в операторе switch-case после выполнения оператора или группы операторов, следующих за соответствующим условию case выполнение оператора не прекращается, а продолжается до конца оператора switch, выполняя все инструкции, написанные для других case. Это позволяет записывать несколько последовательных меток для одной и той же группы операторов. В этом случае она будет выполняться если значение выражения равно хотя бы одной из меток (см. пример выше).

Если же в программе не требуется выполнение последующих операторов, то прервать выполнение можно с помощью оператора break. Оператор break прерывает выполнение программы внутри тела оператора switch (а также for, while и do) и передаёт управление следующему после switch оператору:

switch (l)

{

case ‘a’: func1(); // Эта функция вызывается только в случае l=’a’

case ‘b’: func2(); // А эта - в случае l=’a’ или l=’b’

break;

case ‘c’: func3(); // Эта функция вызывается только в случае l=’c’

}

Поскольку в большинстве случаев требуется выполнение только одной группы операторов для каждого case, то тело оператора switch обычно состоит из набора блоков начинающихся с выражения “case XX:” и заканчивающегося оператором break.

Как и в других блоках операторов, внутри switch можно определять переменные:

switch (letter)

{

int l;

case ‘a’: l=

printf(“%d”,l);

break;

case ‘A’: l=2;

printf(“%d”,l);

break;

}

Обычно этого не делают, т.к. это ухудшает удобочитаемость программы.

Каковы ограничения использования оператора switch. Его нельзя использовать для работы со стрингами, значениями с плавающей точкой. В метках case нельзя использовать переменные, а также в них нельзя применять интервалы (как это можно сделать, например в Basic). В этих случаях нужно применять конструкции if-else:

if (f==3.5)

printf(“f=3.5”);

else

if(f>4 && f<6)

printf(“4<f<6”) ;

1. Ole и dde. Связывание и внедрение данных в документы.

Лекция оле

2. Функции. Определение (описание) функции. Прототип (декларирование) функции. Параметры функции. Передача аргументов в функцию.

Кроме вызова функций из стандартных заголовочных файлов, в языке программирования С++ предусмотрена возможность создания собственных функций. В языке программирования С++ есть два типа функций:

1. Функции, которые не возвращают значений

2. Функции, возвращающие значение

.5.1. Определение и вызов функций

В отличие от других языков программирования высокого уровня в языке СИ нет деления на процедуры, подпрограммы и функции, здесь вся программа строится только из функций.

Функция - это совокупность объявлений и операторов, обычно предназначенная для решения определенной задачи. Каждая функция должна иметь имя, которое используется для ее объявления, определения и вызова. В любой программе на СИ должна быть функция с именем main (главная функция), именно с этой функции, в каком бы месте программы она не находилась, начинается выполнение программы.

При вызове функции ей при помощи аргументов (формальных параметров) могут быть переданы некоторые значения (фактические параметры), используемые во время выполнения функции. Функция может возвращать некоторое (одно !) значение. Это возвращаемое значение и есть результат выполнения функции, который при выполнении программы подставляется в точку вызова функции, где бы этот вызов ни встретился. Допускается также использовать функции не имеющие аргументов и функции не возвращающие никаких значений. Действие таких функций может состоять, например, в изменении значений некоторых переменных, выводе на печать некоторых текстов и т.п..

С использованием функций в языке СИ связаны три понятия - определение функции (описание действий, выполняемых функцией), объявление функции (задание формы обращения к функции) и вызов функции.

Определение функции задает тип возвращаемого значения, имя функции, типы и число формальных параметров, а также объявления переменных и операторы, называемые телом функции, и определяющие действие функции. В определении функции также может быть задан класс памяти.

Пример:

int rus (unsigned char r)

{ if (r>='А' && c

В данном примере определена функция с именем rus, имеющая один параметр с

именем r и типом unsigned char. Функция возвращает целое значение, равное 1,

если параметр функции является буквой русского алфавита, или 0 в противном

случае.

В языке СИ нет требования, чтобы определение функции обязательно

предшествовало ее вызову. Определения используемых функций могут следовать за

определением функции main, перед ним, или находится в другом файле.

Однако для того, чтобы компилятор мог осуществить проверку соответствия

типов передаваемых фактических параметров типам формальных параметров до вызова

функции нужно поместить объявление (прототип) функции.

Объявление функции имеет такой же вид, что и определение функции, с той лишь

разницей, что тело функции отсутствует, и имена формальных параметров тоже

могут быть опущены. Для функции, определенной в последнем примере, прототип

может иметь вид

int rus (unsigned char r); или rus (unsigned char);

В программах на языке СИ широко используются, так называемые, библиотечные

функции, т.е. функции предварительно разработанные и записанные в библиотеки.

Прототипы библиотечных функций находятся в специальных заголовочных файлах,

поставляемых вместе с библиотеками в составе систем программирования, и

включаются в программу с помощью директивы #include.

Если объявление функции не задано, то по умолчанию строится прототип функции

на основе анализа первой ссылки на функцию, будь то вызов функции или

определение. Однако такой прототип не всегда согласуется с последующим

определением или вызовом функции. Рекомендуется всегда задавать прототип

функции. Это позволит компилятору либо выдавать диагностические сообщения, при

неправильном использовании функции, либо корректным образом регулировать

несоответствие аргументов устанавливаемое при выполнении программы.

Объявление параметров функции при ее определении может быть выполнено в так

называемом "старом стиле", при котором в скобках после имени функции следуют

только имена параметров, а после скобок объявления типов параметров. Например,

функция rus из предыдущего примера может быть определена следующим образом:

int rus (r)

unsigned char r;

{ ... /* тело функции */ ... }

В соответствии с синтаксисом языка СИ определение функции имеет следующую

форму:

[спецификатор-класса-памяти] [спецификатор-типа] имя-функции

([список-формальных-параметров])

{ тело-функции }

Необязательный спецификатор-класса-памяти задает класс памяти функции,

который может быть static или extern. Подробно классы памяти будут рассмотрены

в следующем разделе.

Спецификатор-типа функции задает тип возвращаемого значения и может задавать

любой тип. Если спецификатор-типа не задан, то предполагается, что функция

возвращает значение типа int.

Функция не может возвращать массив или функцию, но может возвращать

указатель на любой тип, в том числе и на массив и на функцию. Тип возвращаемого

значения, задаваемый в определении функции, должен соответствовать типу в

объявлении этой функции.

Функция возвращает значение если ее выполнение заканчивается оператором

return, содержащим некоторое выражение. Указанное выражение вычисляется,

преобразуется, если необходимо, к типу возвращаемого значения и возвращается в

точку вызова функции в качестве результата. Если оператор return не содержит

выражения или выполнение функции завершается после выполнения последнего ее

оператора (без выполнения оператора return), то возвращаемое значение не

определено. Для функций, не использующих возвращаемое значение, должен быть

использован тип void, указывающий на отсутствие возвращаемого значения. Если

функция определена как функция, возвращающая некоторое значение, а в операторе

return при выходе из нее отсутствует выражение, то поведение вызывающей функции

после передачи ей управления может быть непредсказуемым.

Список-формальных-параметров - это последовательность объявлений формальных

параметров, разделенная запятыми. Формальные параметры - это переменные,

используемые внутри тела функции и получающие значение при вызове функции путем

копирования в них значений соответствующих фактических параметров.

Список-формальных-параметров может заканчиваться запятой (,) или запятой с

многоточием (,...), это означает, что число аргументов функции переменно.

Однако предполагается, что функция имеет, по крайней мере, столько обязательных

аргументов, сколько формальных параметров задано перед последней запятой в

списке параметров. Такой функции может быть передано большее число аргументов,

но над дополнительными аргументами не проводится контроль типов.

Если функция не использует параметров, то наличие круглых скобок

обязательно, а вместо списка параметров рекомендуется указать слово void.

Порядок и типы формальных параметров должны быть одинаковыми в определении

функции и во всех ее объявлениях. Типы фактических параметров при вызове

функции должны быть совместимы с типами соответствующих формальных параметров.

Тип формального параметра может быть любым основным типом, структурой,

объединением, перечислением, указателем или массивом. Если тип формального

параметра не указан, то этому параметру присваивается тип int.

Для формального параметра можно задавать класс памяти register, при этом для

величин типа int спецификатор типа можно опустить.

Идентификаторы формальных параметров используются в теле функции в качестве

ссылок на переданные значения. Эти идентификаторы не могут быть переопределены

в блоке, образующем тело функции, но могут быть переопределены во внутреннем

блоке внутри тела функции.

При передаче параметров в функцию, если необходимо, выполняются обычные

арифметические преобразования для каждого формального параметра и каждого

фактического параметра независимо. После преобразования формальный параметр не

может быть короче чем int, т.е. объявление формального параметра с типом char

равносильно его объявлению с типом int. А параметры, представляющие собой

действительные числа, имеют тип double.

Преобразованный тип каждого формального параметра определяет, как

интерпретируются аргументы, помещаемые при вызове функции в стек.

Несоответствие типов фактических аргументов и формальных параметров может быть

причиной неверной интерпретации.

Тело функции - это составной оператор, содержащий операторы, определяющие

действие функции.

Все переменные, объявленные в теле функции без указания класса памяти,

имеют класс памяти auto, т.е. они являются локальными. При вызове функции

локальным переменным отводится память в стеке и производится их инициализация.

Управление передается первому оператору тела функции и начинается выполнение

функции, которое продолжается до тех пор, пока не встретится оператор return

или последний оператор тела функции. Управление при этом возвращается в точку,

следующую за точкой вызова, а локальные переменные становятся недоступными.

При новом вызове функции для локальных переменных память распределяется вновь,

и поэтому старые значения локальных переменных теряются.

Параметры функции передаются по значению и могут рассматриваться как

локальные переменные, для которых выделяется память при вызове функции и

производится инициализация значениями фактических параметров. При выходе из

функции значения этих переменных теряются. Поскольку передача параметров

происходит по значению, в теле функции нельзя изменить значения переменных в

вызывающей функции, являющихся фактическими параметрами. Однако, если в

качестве параметра передать указатель на некоторую переменную, то используя

операцию разадресации можно изменить значение этой переменной.

Пример:

/* Неправильное использование параметров */

void change (int x, int y)

{ int k=x;

x=y;

y=k;

}

В данной функции значения переменных x и y, являющихся формальными

параметрами, меняются местами, но поскольку эти переменные существуют только

внутри функции change, значения фактических параметров, используемых при вызове

функции, останутся неизменными. Для того чтобы менялись местами значения

фактических аргументов можно использовать функцию приведенную в следующем

примере.

Пример:

/* Правильное использование параметров */

void change (int *x, int *y)

{ int k=*x;

*x=*y;

*y=k;

}

При вызове такой функции в качестве фактических параметров должны быть

использованы не значения переменных, а их адреса

change (&a,&b);

Если требуется вызвать функцию до ее определения в рассматриваемом файле,

или определение функции находится в другом исходном файле, то вызов функции

следует предварять объявлением этой функции. Объявление (прототип) функции

имеет следующий формат:

[спецификатор-класса-памяти] [спецификатор-типа] имя-функции

([список-формальных-параметров]) [,список-имен-функций];

В отличие от определения функции, в прототипе за заголовком сразу же следует

точка с запятой, а тело функции отсутствует. Если несколько разных функций

возвращают значения одинакового типа и имеют одинаковые списки формальных

параметров, то эти функции можно объявить в одном прототипе, указав имя одной

из функций в качестве имени-функции, а все другие поместить в

список-имен-функций, причем каждая функция должна сопровождаться списком

формальных параметров. Правила использования остальных элементов формата такие

же, как при определении функции. Имена формальных параметров при объявлении

функции можно не указывать, а если они указаны, то их область действия

распространяется только до конца объявления.

Прототип - это явное объявление функции, которое предшествует определению

функции. Тип возвращаемого значения при объявлении функции должен

соответствовать типу возвращаемого значения в определении функции.

Если прототип функции не задан, а встретился вызов функции, то строится

неявный прототип из анализа формы вызова функции. Тип возвращаемого значения

создаваемого прототипа int, а список типов и числа параметров функции

формируется на основании типов и числа фактических параметров используемых при

данном вызове.

Таким образом, прототип функции необходимо задавать в следующих случаях:

1. Функция возвращает значение типа, отличного от int.

2. Требуется проинициализировать некоторый указатель на функцию до того,

как эта функция будет определена.

Наличие в прототипе полного списка типов аргументов параметров позволяет

выполнить проверку соответствия типов фактических параметров при вызове функции

типам формальных параметров, и, если необходимо, выполнить соответствующие

преобразования.

В прототипе можно указать, что число параметров функции переменно, или что

функция не имеет параметров.

Если прототип задан с классом памяти static, то и определение функции должно

иметь класс памяти static. Если спецификатор класса памяти не указан, то

подразумевается класс памяти extern.

Вызов функции имеет следующий формат:

адресное-выражение ([список-выражений])

Поскольку синтаксически имя функции является адресом начала тела функции,

в качестве обращения к функции может быть использовано адресное-выражение (в

том числе и имя функции или разадресация указателя на функцию), имеющее

значение адреса функции.

Список-выражений представляет собой список фактических параметров,

передаваемых в функцию. Этот список может быть и пустым, но наличие круглых

скобок обязательно.

Фактический параметр может быть величиной любого основного типа, структурой,

объединением, перечислением или указателем на объект любого типа. Массив и

функция не могут быть использованы в качестве фактических параметров, но можно

использовать указатели на эти объекты.

Выполнение вызова функции происходит следующим образом:

1. Вычисляются выражения в списке выражений и подвергаются обычным

арифметическим преобразованиям. Затем, если известен прототип функции, тип

полученного фактического аргумента сравнивается с типом соответствующего

формального параметра. Если они не совпадают, то либо производится

преобразование типов, либо формируется сообщение об ошибке. Число выражений в

списке выражений должно совпадать с числом формальных параметров, если только

функция не имеет переменного числа параметров. В последнем случае проверке

подлежат только обязательные параметры. Если в прототипе функции указано, что

ей не требуются параметры, а при вызове они указаны, формируется сообщение об

ошибке.

2. Происходит присваивание значений фактических параметров соответствующим

формальным параметрам.

3. Управление передается на первый оператор функции.

4. Выполнение оператора return в теле функции возвращает управление и

возможно, значение в вызывающую функцию. При отсутствии оператора return

управление возвращается после выполнения последнего оператора тела функции, а

возвращаемое значение не определено.

Адресное выражение, стоящее перед скобками определяет адрес вызываемой

функции. Это значит что функция может быть вызвана через указатель на функцию.

Пример:

int (*fun)(int x, int *y);

Здесь объявлена переменная fun как указатель на функцию с двумя параметрами:

типа int и указателем на int. Сама функция должна возвращать значение типа int.

Круглые скобки, содержащие имя указателя fun и признак указателя *,

обязательны, иначе запись

int *fun (intx,int *y);

будет интерпретироваться как объявление функции fun возвращающей указатель

на int.

Вызов функции возможен только после инициализации значения указателя fun и

имеет вид:

(*fun)(i,&j);

В этом выражении для получения адреса функции, на которую ссылается

указатель fun используется операция разадресации * .

Указатель на функцию может быть передан в качестве параметра функции. При

этом разадресация происходит во время вызова функции, на которую ссылается

указатель на функцию. Присвоить значение указателю на функцию можно в операторе

присваивания, употребив имя функции без списка параметров.

Пример:

double (*fun1)(int x, int y);

double fun2(int k, int l);

fun1=fun2; /* инициализация указателя на функцию */

(*fun1)(2,7); /* обращение к функции */

В рассмотренном примере указатель на функцию fun1 описан как указатель на

функцию с двумя параметрами, возвращающую значение типа double, и также

описана функция fun2. В противном случае, т.е. когда указателю на функцию

присваивается функция описанная иначе чем указатель, произойдет ошибка.

Рассмотрим пример использования указателя на функцию в качестве параметра

функции вычисляющей производную от функции cos(x).

Пример:

double proiz(double x, double dx, double (*f)(double x) );

double fun(double z);

int main()

{

double x; /* точка вычисления производной */

double dx; /* приращение */

double z; /* значение производной */

scanf("%f,%f",&x,&dx); /* ввод значений x и dx */

z=proiz(x,dx,fun); /* вызов функции */

printf("%f",z); /* печать значения производной */

return 0;

}

double proiz(double x,double dx, double (*f)(double z) )

{ /* функция вычисляющая производную */

double xk,xk1,pr;

xk=fun(x);

xk1=fun(x+dx);

pr=(xk1/xk-1e0)*xk/dx;

return pr;

}

double fun( double z)

{ /* функция от которой вычисляется производная */

return (cos(z));

}

Для вычисления производной от какой-либо другой функции можно изменить тело

функции fun или использовать при вызове функции proiz имя другой функции. В

частности, для вычисления производной от функции cos(x) можно вызвать функцию

proiz в форме

z=proiz(x,dx,cos);

а для вычисления производной от функции sin(x) в форме

z=proiz(x,dx,sin);

Любая функция в программе на языке СИ может быть вызвана рекурсивно, т.е.

она может вызывать саму себя. Компилятор допускает любое число рекурсивных

вызовов. При каждом вызове для формальных параметров и переменных с классом

памяти auto и register выделяется новая область памяти, так что их значения из

предыдущих вызовов не теряются, но в каждый момент времени доступны только

значения текущего вызова.

Переменные, объявленные с классом памяти static, не требуют выделения новой

области памяти при каждом рекурсивном вызове функции и их значения доступны в

течение всего времени выполнения программы.

Классический пример рекурсии - это математическое определение факториала n! :

n! = 1 при n=0;

n*(n-1)! при n>1 .

Функция, вычисляющая факториал, будет иметь следующий вид:

long fakt(int n)

{

return ( (n==1) ? 1 : n*fakt(n-1) );

}

Хотя компилятор языка СИ не ограничивает число рекурсивных вызовов функций,

это число ограничивается ресурсом памяти компьютера и при слишком большом числе

рекурсивных вызовов может произойти переполнение стека.

1.5.2. Вызов функции с переменным числом параметров

При вызове функции с переменным числом параметров в вызове этой функции

задается любое требуемое число аргументов. В объявлении и определении такой

функции переменное число аргументов задается многоточием в конце списка

формальных параметров или списка типов аргументов.

Все аргументы, заданные в вызове функции, размещаются в стеке. Количество

формальных параметров, объявленных для функции, определяется числом аргументов,

которые берутся из стека и присваиваются формальным параметрам. Программист

отвечает за правильность выбора дополнительных аргументов из стека и

определение числа аргументов, находящихся в стеке.

Примерами функций с переменным числом параметров являются функции из

библиотеки функций языка СИ, осуществляющие операции ввода-вывода информации

(printf,scanf и т.п.). Подробно эти функции рассмотрены во третьей части книги.

Программист может разрабатывать свои функции с переменным числом параметров.

Для обеспечения удобного способа доступа к аргументам функции с переменным

числом параметров имеются три макроопределения (макросы) va_start, va_arg,

va_end, находящиеся в заголовочном файле stdarg.h. Эти макросы указывают на то,

что функция, разработанная пользователем, имеет некоторое число обязательных

аргументов, за которыми следует переменное число необязательных аргументов.

Обязательные аргументы доступны через свои имена как при вызове обычной

функции. Для извлечения необязательных аргументов используются макросы

va_start, va_arg, va_end в следующем порядке.

Макрос va_start предназначен для установки аргумента arg_ptr на начало

списка необязательных параметров и имеет вид функции с двумя параметрами:

void va_start(arg_ptr,prav_param);

Параметр prav_param должен быть последним обязательным параметром вызываемой

функции, а указатель arg_prt должен быть объявлен с предопределением в списке

переменных типа va_list в виде:

va_list arg_ptr;

Макрос va_start должен быть использован до первого использования макроса

va_arg.

Макрокоманда va_arg обеспечивает доступ к текущему параметру вызываемой

функции и тоже имеет вид функции с двумя параметрами

type_arg va_arg(arg_ptr,type);

Эта макрокоманда извлекает значение типа type по адресу, заданному указателем

arg_ptr, увеличивает значение указателя arg_ptr на длину использованного

параметра (длина type) и таким образом параметр arg_ptr будет указывать на

следующий параметр вызываемой функции. Макрокоманда va_arg используется столько

раз, сколько необходимо для извлечения всех параметров вызываемой функции.

Макрос va_end используется по окончании обработки всех параметров функции

и устанавливает указатель списка необязательных параметров на ноль (NULL).

Рассмотрим применение этих макросов для обработки параметров функции

вычисляющей среднее значение произвольной последовательности целых чисел.

Поскольку функция имеет переменное число параметров будем считать концом списка

значение равное -1. Поскольку в списке должен быть хотя бы один элемент, у

функции будет один обязательный параметр.

Пример:

#include

int main()

{ int n;

int sred_znach(int,...);

n=sred_znach(2,3,4,-1);

/* вызов с четырьмя параметрами */

printf("n=%d",n);

n=sred_znach(5,6,7,8,9,-1);

/* вызов с шестью параметрами */

printf("n=%d",n);

return (0);

}

int sred_znach(int x,...);

{

int i=0, j=0, sum=0;

va_list uk_arg;

va_start(uk_arg,x); /* установка указателя uk_arg на */

/* первый необязятельный параметр */

if (x!=-1) sum=x; /* проверка на пустоту списка */

else return (0);

j++;

while ( (i=va_arg(uk_arg,int))!=-1)

/* выборка очередного */

{ /* параметра и проверка */

sum+=i; /* на конец списка */

j++;

}

va_end(uk_arg); /* закрытие списка параметров */

return (sum/j);

}

1.5.3. Передача параметров функции main

Функция main, с которой начинается выполнение СИ-программы, может быть

определена с параметрами, которые передаются из внешнего окружения, например,

из командной строки. Во внешнем окружении действуют свои правила представления

данных, а точнее, все данные представляются в виде строк символов. Для

передачи этих строк в функцию main используются два параметра, первый параметр

служит для передачи числа передаваемых строк, второй для передачи самих строк.

Общепринятые (но не обязательные) имена этих параметров argc и argv. Параметр

argc имеет тип int, его значение формируется из анализа командной строки и

равно количеству слов в командной строке, включая и имя вызываемой программы

(под словом понимается любой текст не содержащий символа пробел). Параметр argv

это массив указателей на строки, каждая из которых содержит одно слово из

командной строки. Если слово должно содержать символ пробел, то при записи

его в командную строку оно должно быть заключено в кавычки.

Функция main может иметь и третий параметр, который принято называть argp,

и который служит для передачи в функцию main параметров операционной системы

(среды) в которой выполняется СИ-программа.

Заголовок функции main имеет вид:

int main (int argc, char *argv[], char *argp[])

Если, например, командная строка СИ-программы имеет вид:

A:\>cprog working 'C program' 1

то аргументы argc, argv, argp представляются в памяти как показано в схеме

на рис.1.

argc [ 4 ]

argv [ ]--> [ ]--> [A:\cprog.exe\0]

[ ]--> [working\0]

[ ]--> [C program\0]

[ ]--> [1\0]

[NULL]

argp [ ]--> [ ]--> [path=A:\;C:\\0]

[ ]--> [lib=D:\LIB\0]

[ ]--> [include=D:\INCLUDE\0]

[ ]--> [conspec=C:\COMMAND.COM\]

[NULL]

Рис.1. Схема размещения параметров командной строки

Операционная система поддерживает передачу значений для параметров argc,

argv, argp, а на пользователе лежит ответственность за передачу и использование

фактических аргументов функции main.

Следующий пример представляет программу печати фактических аргументов,

передаваемых в функцию main из операционной системы и параметров операционной

системы.

Пример:

int main ( int argc, char *argv[], char *argp[])

{ int i=0;

printf ("\n Имя программы %s", argv[0]);

for (i=1; i>=argc; i++)

printf ("\n аргумент %d равен %s", argv[i]);

printf ("\n Параметры операционной системы:");

while (*argp)

{ printf ("\n %s",*argp);

argp++;

}

return (0);

}

Доступ к параметрам операционной системы можно также получить при помощи

библиотечной функции geteuv, ее прототип имеет следующий вид:

char *geteuv (const char *varname);

Аргумент этой функции задает имя параметра среды, указатель на значение

которой выдаст функция geteuv. Если указанный параметр не определен в среде

в данный момент, то возвращаемое значение NULL.

Используя указатель, полученный функцией geteuv, можно только прочитать

значение параметра операционной системы, но нельзя его изменить. Для изменения

значения параметра системы предназначена функция puteuv.

Компилятор языка СИ строит СИ-программу таким образом, что вначале работы

программы выполняется некоторая инициализация, включающая, кроме всего прочего,

обработку аргументов, передаваемых функции main, и передачу ей значений

параметров среды. Эти действия выполняются библиотечными функциями _setargv и

_seteuv, которые всегда помещаются компилятором перед функцией main.

Если СИ-программа не использует передачу аргументов и значений параметров

операционной системы, то целесообразно запретить использование библиотечных

функций _setargv и _seteuv поместив в СИ-программу перед функцией main функции

с такими же именами, но не выполняющие никаких действий (заглушки). Начало

программы в этом случае будет иметь вид:

_setargv()

{ return ; /* пустая функция */

}

-seteuv()

{ return ; /* пустая функция */

}

int main()

{ /* главная функция без аргументов */

...

...

renurn (0);

}

В приведенной программе при вызове библиотечных функций _setargv и _seteuv

будут использованы функции помещенные в программу пользователем и не

выполняющие никаких действий. Это заметно снизит размер получаемого exe-файла.

Программа на Си состоит из нескольких функций. Они могут хранится как в одном файле так и отдельно. Функции в Си гло-бальные. Запрещается объявлять одну функ-цию внутри другой.

Связь между функциями осуществляется через аргументы, возвращаемые значения и внешние переменные.

?Аргументы функций передаются по значе-нию, т.е. вызванная функция получает свою временную копию каждого аргумента, а не его адрес, это означает, что функция не может воздействовать на исходный аргумент.

Если в качестве аргумента выступает имя массива, то передается адрес начала этого массива, сами эл не копируются, таким образом массив передается по ссылке.

?Внешние переменные определены вне какой-либо функции. 1) Когда связь между функциями осуществляется с помощью большого числа переменных. Внешние переменные оказываются более удобными и эффективными, чем использование длинных списков аргументов. 2) Внешние массивы могут быть инициализированы, а автомати-ческие нет. 3) Область действия и время существования.

Функция обязательно должна быть объявле-на до её использования. Заголовок обычно наз-ют прототипом функции:

тип имя_функц. (тип [имя_парам1, имя парам2, …] тип возвращаемого результата

Пример: int f(int x,y);

Описание прототипов обычно выполняется в заголовочных файлах, а для коротких про-грамм пишутся вначале программы. Int тип по умолчанию. В Си можно создавать функ-ции с переменным числом параметров. Тогда в прототипе в конце ставят точки. Определе-ние функции может находится до главной программы и после.

Определение функции: тип имя_функ (тип [имя_парам..] { тело функ return выраж}

Пример: int f(int a, int b)

{ if (a > b) { printf("max = %d\n", a); return a; }

printf("max = %d\n", b); return b;}

Вызов функции: c = f(15, 5); c = f(d, g);f(d, g);

Указатели на функции В языке Си сама функция не может быть значением перемен-ной, но можно определить указатель на функцию. С ним уже можно обращаться как с переменной: передавать его другим функ-циям, помещать в массивы и т.п.

Код функции в персональном компьютере занимает физическую память. В этой памяти есть точка входа, которая используется для того, чтобы войти в функцию и запустить ее на выполнение. Указатель на функцию как раз и адресует эту точку входа. Это уже будет обычная переменная и с ней можно делать все, что можно делать с переменной.

Через указатель можно войти в функцию, т.е. запустить ее на выполнение. Объявление вида: int (*f)( );

говорит о том, что f - это указатель на функ-цию, возвращающую целое значение. Первая пара скобок необходима, без них int *f( ); означало бы, что f - функция, возвращающая указатель на целое значение. После объявле-ния указателя на функцию в программе можно использовать объекты: *f - сама функция; f - указатель на функцию. Для любой функции ее имя (без скобок и аргу-ментов) является указателем на эту функцию.

Примеры: int (*comp) () /*comp является указателем на функцию к-ая возвращает значение типа int*/ int *comp () /*comp является функцией, возвращающей указатель на целые*/

Аргументы функции main( )В программы на языке Си можно передавать некоторые аргументы. Когда вначале вычислений производится обращение к main( ), ей пере-даются три параметра. Первый из них опре-деляет число командных аргументов при обращении к программе. Второй представля-ет собой массив указателей на символьные строки, содержащие эти аргументы (в одной строке - один аргумент). Третий тоже являет-ся массивом указателей на символьные строки, он используется для доступа к параметрам операционной системы (к пере-менным окружения).

Любая такая строка представляется в виде:

переменная = значение\0

Последнюю строку можно найти по двум заключительным нулям.

Назовем аргументы функции main( ) соответ-ственно: argc, argv и env (возможны и любые другие имена). Тогда допустимы следующие описания: main( ); main(int argc);

main(int argc, char *argv[ ] );

main(int argc,char *argv[],char *env[])

Предположим, что на диске A: есть некото-рая программа prog.exe. Обратимся к ней следующим образом:

A:\>prog.exe file1 file2 file3 <Enter>

Тогда argv[0] - это указатель на строку A:\prog.exe, argv[1] - на строку file1 и т.д. На первый фактический аргумент указывает argv[1], а на последний - argv[3]. Если argc=1, то после имени программы в командной строке параметров нет. В нашем примере argc=4.

Рекурсией называется такой способ вызова, при котором функция обращается к самой себе.

Важным моментом при составлении рекур-сивной программы является организация выхода. Здесь легко допустить ошибку, заключающуюся в том, что функция будет последовательно вызывать саму себя беско-нечно долго. Поэтому рекурсивный процесс должен шаг за шагом так упрощать задачу, чтобы в конце концов для нее появилось не рекурсивное решение. Использование рекур-сии не всегда желательно, так как это может привести к переполнению стека.

2. Язык программирования С++. Стандарт-ная библиотека С++. Заголовки. Структура STL. Примеры.

Стандартная библиотека С++

Стандартная библиотека C++ включает стандартную библиотеку Си с небольшими изменениями, которые делают её более подходящей для языка C++. В заголовочных файлах убераем .h и добавляем С в начале:

в Си time.h, а в C++ ctime.

Все компоненты стандартной библиотеки С++ находятся в пространстве имен std. Каждая функция, объект и шаблон класса, объявленные в стандартном заголовочном файле, таком, как <vector> или <iostream>, принадлежат к этому пространству. Каждый вызов функции std :: using namespace std;

Компилятор С++ включает стандартную библиотеку шаблонов STL (Standart Tamplate Library). Возможности STL:

- STL Строки (Не существует серьезной библиотеки, которая бы не включала в себя свой класс для представления строк или даже несколько подобных классов. STL - строки поддерживают как формат ASCII, так и формат Unicode).

• string - представляет из себя коллекцию, хранящую символы char в формате ASCII. Для того, чтобы использовать данную кол-лекцию, вам необходимо включить #include <string>.

• wstring - это коллекция для хранения двухбайтных символов wchar_t, которые используются для представления всего набора символов в формате Unicode. Для того, чтобы использовать данную коллек-цию, вам необходимо включить #include <xstring>.

- Комплексные числа Complex #include <complex>

- Pair (пара) – одним объектом определяет пару значений, если между ними семантиче-ская связь

#include <utility> pair <string, string> author (“James”, “Jage”)

- Умный указатель (auto-ptr) – для уничто-жения ранее выделенной памяти.

В С++ нет автоматической сборки мусора.

- Потоки ввода-вывода для файлов, консоли и строк; - Обработка исключений класса;

- Классы по локализации приложений.

Заголовки Механизм включения с помощью #include - это чрезвычайно простое средство обработки текста для сборки кусков исход-ной программы в одну единицу (файл) для ее компиляции. Директива #include "to_be_included" замещает строку, в которой встретилось #include, содержимым файла "to_be_included". Его содержимым должен быть исходный текст на C++, поскольку дальше его будет читать компилятор.

В заголовочном файле могут содержаться:

Определения типов (struct point { int x, y; }); Описания функций (extern int strlen(const char*);); Определения inline-функций (inline char get() { return *p++; }); Описания данных (extern int a;); Определения констант(const float pi = 3.1415); Перечисления (enum bool { false, true };); Дирек-тивы include (#include); Определения макросов (#define Case break;case ); Комментарии (/* проверка на конец файла */);

но никогда: Определения обычных функций (char get() { return *p++; }); Определения данных (int a; ); Определения сложных константных объектов(const tbl[] = { /* ... */ }).

Структура STL В библиотеке выделяют пять основных компонентов: 1. Контейнер (container) - хранение набора объектов в памяти. 2. Итератор (iterator) - обеспечение средств доступа к содержимому контейнера. 3. Алгоритм (algorithm) - определение вы-числительной процедуры. 4. Адаптер (adaptor) - адаптация компонентов для обес-печения различного интерфейса. 5. Функ-циональный объект (functor) - сокрытие функции в объекте для использования дру-гими компонентами.

Разделение позволяет уменьшить количество компонентов. Например, вместо написания отдельной функции поиска элемента для каждого типа контейнера обеспечивается единственная версия, которая работает с каждым из них, пока соблюдаются основные требования.

Контейнеры – это классы которые содержат множество объектов одного типа. Управляют размещением в памяти и освобождению этих объектов через конструкторы, деструкторы, операторы вставки и удаления.

Контейнеры:

- последовательности – это конечно число типов в строго линейном порядке:

• vector (вектор)- коллекция элементов Т, сохраненных в массиве, увеличиваемом по мере необходимости. Для того, чтобы начать использование данной коллекции, включите #include <vector>. (vector <int> ivec;)

• list - коллекция элементов Т, сохраненных, как двунаправленный связанный список. Для того, чтобы начать использование данной коллекции, включите #include <list>.

• deque (Очередь) Контейнер похож на vector, но с возможностью быстрой вставки и удаления элементов на обоих концах . Реали-зован в виде двусвязанного списка линейных массивов.

- адаптеры последовательностей:

• stack (Стек) — контейнер, в котором добавление и удаление элементов осуществ-ляется с одного конца.

• queue (Очередь) — контейнер, с одного конца которого можно добавлять элементы, а с другого — вынимать.

• priority queue (Очередь с приоритетом) организованная так, что самый большой элемент всегда стоит на первом месте.

- ассоциативные контейнеры – обеспечивают быстрый поиск данных, основный на ключах:

• set - Упорядоченное множество уникаль-ных элементов. При вставке/удалении эле-ментов множества итераторы, указывающие на элементы этого множества, не становятся недействительными. Обеспечивает стандарт-ные операции над множествами типа объе-динения, пересечения, вычитания. Тип элементов множества должен реализовывать оператор сравнения operator< или требуется предоставить функцию-компаратор. Реализо-ван на основе самобалансирующего дерева двоичного поиска, #include <set>.

• multiset - То же что и set, но позволяет хранить повторяющиеся элементы.

• map (отображение , словарь)- Упорядо-ченный ассоциативный массив пар элемен-тов, состоящих из ключей и соответствую-щих им значений, pair<const Key, T>. Ключи должны быть уникальны. Порядок следова-ния элементов определяется ключами. При этом тип ключа должен реализовывать оператор сравнения operator<, либо требуется предоставить функцию-компаратор, #include <map>.

• multimap - То же что и map, но позволяет хранить несколько одинаковых ключей.

Итераторы – обобщение указателе, обеспе-чивают доступ к содержимому контейнера и навигацию по его элементам. Обычно ис-пользуются парами (begin() end(), обратные rbegin(), rend())

- Входные (input) (++, operator*, operator->, конструктор копии, =, ==, !=) Обеспечивают доступ для чтения в одном направлении. Позволяют выполнить присваивание или копирование с помощью оператора присваи-ваивания и конструктора копии;

- Выходные (output) (++, operator*, конструк-тор копии) Обеспечивают доступ для записи в одном направлении. Их нельзя сравнивать на равенство;

- Однонаправленные (forward) (++, operator*, operator->, конструктор копии, конструктор по умолчанию, =, ==, !=) Обеспечивают доступ для чтения и записи в одном направ-лении. Позволяют выполнить присваивание или копирование с помощью оператора присваиваивания и конструктора копии. Их можно сравнивать на равенство;

- Двунаправленные (bidirectional) (++, --, operator*, operator->, конструктор копии, конструктор по умолчанию, r=, ==, !=) Поддерживают все функции, описанные для однонаправленных итераторов. Кроме того, они позволяют переходит к предыдущему элементу;

- Произвольного доступа (random arcess) (++, --, operator*, operator->, конструктор копии, конструктор по умолчанию, =, ==,!=, +, -, +=, -=, <, >, <=, >=, operator[])Эквивалентны обычным указателям: поддерживают ариф-метику указателей, синтаксис индексации массивов и все формы сравнения.

Алгоритмы – шаблоны функций для обра-ботки массивов и контейнеров классов. Решают типовые задания связанные с обра-боткой последовательностей одного типа (поиск, сортировка, мак, мин, объединение).

Обобщенные алгоритмы не зависят от типов. Доступ к типам осуществляется с помощью итераторов (#include <algorithm>).

Адаптеры – шаблоны класса которые обес-печивают интерфейсы: Адаптеры контейне-ров, итераторов, функций.

Функциональные объекты – классы для которых перегружены операция вызова функций. основное их назначение – измене-ние поведения обобщенных алгоритмов (#include <functional>).

Пример: ввод чисел, вывести в обратном порядке, вектор представляет собой массив и знает сколько элементов хранится.

#include <iostream> #include <vector>

using namespace stel;

int main()

{ vector <int> v; int x;

cout <<”Введите числа, конец-0:”<<endl;

while (cin>>x, x!=0)

V.push_back(x); //помещение элемента в вектор

copy (v.rbegin(), v.rend(), os-tream_iterator<int>(count, “_”));

cout << endl;

system(“pause”); //не вводится

return 0;}

1. Архитектура Фон Неймана. Современные способы улучшения производительности вычислительной техники. Архитектура фон Неймана.

Улучшение производительности эвм

Конвейерная обработка. Что необходимо для сложения двух вещественных чисел,

представленных в форме с плавающей запятой? Целое множество мелких операций таких,как сравнение порядков, выравнивание порядков, сложение мантисс, нормализация и т.п.

Процессоры первых компьютеров выполняли все эти "микрооперации" для каждой пары

аргументов последовательно одна за одной до тех пор, пока не доходили до

окончательного результата, и лишь после этого переходили к обработке следующей пары

слагаемых. Идея конвейерной обработки заключается в выделении отдельных этапов

выполнения общей операции, причем каждый этап, выполнив свою работу, передавал бы

результат следующему, одновременно принимая новую порцию входных данных.

Получаем очевидный выигрыш в скорости обработки за счет совмещения прежде

разнесенных во времени операций.

Кэширование данных – загрузка данных из памяти или результатов вычислений из процессора с дублированием их в специальную быструю память – кэш. При повторном обращении к этим же данным, они будут браться не из медленной основной памяти, а непосредственно из быстрой кэш-памяти. Современные процессоры включают в себя несколько уровней кэширования, отличающихся объемом и быстродействием.

Суперскалярность. Как и в предыдущем примере, только при построении

конвейера используют несколько программно-аппаратных реализаций функциональных

устройств, например два или три АЛУ, три или четыре устройства выборки.

Предвыборка данных (prefetching) позволяет осуществлять предварительную выборку данных из памяти в кэш или ядро процессора заранее, если ниже по программе встречается доступ в определенному участку памяти.

Предсказание переходов позволяет предсказывать исполнение команды ветвления (условных команд) на основании накопленной статистики и выполнять инструкции, находящиеся после условного перехода, до того, как будет определено его направление. Предсказатель переходов является неотъемлемой частью всех современных суперскалярных микропроцессоров, так как в большинстве случаев (точность предсказания переходов в современных процессорах превышает 90%) позволяет оптимально использовать вычислительные ресурсы процессора.

Hyper Threading. Перспективное направление развитие современных

микропроцессоров, основанное на многонитевой архитектуре. Основное препятствие на

пути повышения производительности за счет увеличения функциональных устройств –

это организация эффективной загрузки этих устройств. Если сегодняшние программные

коды не в состоянии загрузить работой все функциональные устройства, то можно

разрешить процессору выполнять более чем одну задачу (нить), чтобы дополнительные

нити загрузили – таки все ФУ (очень похоже на многозадачность).

Многоядерность. Можно, конечно, реализовать мультипроцессирование на уровне

микросхем, т.е. разместить на одном кристалле несколько процессоров (Power 4). Но если

взять микропроцессор вместе с памятью как ядра системы, то несколько таких ядер на

одном кристалле создадут многоядерную структуру. При этом в кристалле также могут интегрироваться функции (например, интерфейсы сетевых и телекоммуникационных систем), для выполнения которых обычно используются отдельные наборы микросхем

2. Структура программы. Source-файлы (исходный код). Header-файлы (заголовки). Объявление переменных. Объявления функций. Объявления функций

Функции всегда определяются глобально. Они могут быть объявлены с классом памяти static или extern. Объявления функций на локальном и глобальном уровнях имеют одинаковый смысл.

Правила определения области видимости для функций отличаются от правил видимости для переменных и состоят в следующем.

1. Функция, объявленная как static, видима в пределах того файла, в котором она определена. Каждая функция может вызвать другую функцию с классом памяти static из своего исходного файла, но не может вызвать функцию определенную с классом static в другом исходном файле. Разные функции с классом памяти static имеющие одинаковые имена могут быть определены в разных исходных файлах, и это не ведет к конфликту.

2. Функция, объявленная с классом памяти extern, видима в пределах всех исходных файлов программы. Любая функция может вызывать функции с классом памяти extern.

3. Если в объявлении функции отсутствует спецификатор класса памяти, то по умолчанию принимается класс extern.

Все объекты с классом памяти extern компилятор помещает в объектном файле в специальную таблицу внешних ссылок, которая используется редактором связей для разрешения внешних ссылок. Часть внешних ссылок порождается компилятором при обращениях к библиотечным функциям СИ, поэтому для разрешения этих ссылок редактору связей должны быть доступны соответствующие библиотеки функций.

Прототип функции - показывает образец того как применять функцию в программе, какие значения в нее передаются и если она возвращает какое-то значение то прототип указывает тип возвращаемых данных. Прототип не имеет скобок {     }  а после скобок (   ) ставится   ; 

Функция - имеет { "тело" } в фигурных  скобках. Тело это код на Си определяющий то что делает функция.  

; после вызова функции не ставится ! 

Программа на языке Си это текстовый файл, обычно с расширением .c 

Текст программы называют исходным или "исходником" или "сурцом"  от анг. source code - это вам ключевые слова для поиска

Весь исполняемый код программы на Си находится в функциях -  т.е. в фигурных  скобках   {   исполняемый  код   программы  }

Программа на Си имеет определенную структуру :

1) заголовок 

2) включение необходимых  внешних файлов -  #include

3) ваши определения для удобства работы  -  #define

4) объявление глобальных переменных и констант

    Глобальные переменные и константы    - объявляются вне какой либо функции.       т.е. не после фигурной скобки   {

- доступны в любом месте программы - значит можно читать их значения и присваивать переменным значения там где вам требуется - в любом месте программы после их объявления. 

5) описание функций - обработчиков прерываний

6) описание других  функций используемых в программе

7) функция  main         <-   это единственный обязательный пункт !

1. Шины и интерфейсы: fsb, шины расширения, внешние компьютерные шины. Шины

Компьютерная шина (computer bus)— в архитектуре компьютера подсистема, которая передает данные между функциональными блоками компьютера. В отличие от связи точка—точка, к шине можно подключить несколько устройств по одному набору проводников. Каждая шина определяет свой набор коннекторов для физического подключения устройств, карт и кабелей.

Ранние компьютерные шины представляли собой параллельные электрические шины с несколькими подключениями, но сейчас данный термин используется для любых физических механизмов, предоставляющих такую же логическую функциональность, как параллельные компьютерные шины.

Ранние компьютерные шины были группой проводников, подключающей компьютерную память и периферию к процессору. Почти всегда для памяти и для периферии использовались разные шины, с разным способом доступа, задержками, протоколами.

В современных же компьютерах для связи его основных блоков используются несколько различных стандартизированных видов шин, оптимизированных для доставки данных между определёнными блоками.

Классифицировать шины можно следующим образом:

• Высокоскоростная шина процессора(Front Side Bus,FSB) – служит для обмена данными между процессором, памятью, а также контроллерами остальных шин

• Шины расширения – служат для подключения дополнительных модулей компьютера

• Внешние шины – служат для подключения внешних устройств.

Следует заметить, что деление на шины расширения и внешние шины весьма условно, т.к. в настоящее время многие внутренние устройства компьютера также подключаются по «внешним шинам».

По физической организации компьютерные шины можно разделить на параллельные и последовательные.

Параллельные шины организованы в виде нескольких проводников, по которым одновременно передается информация. Например, 8 проводников, по каждому за 1 такт передаётся 1 бит информации. Таким образом, за 1 такт по такой шине будет передаваться 1 байт информации.

Последовательные шины передают всю информацию по одному проводнику (или по двум, один - в одну сторону, второй – в обратную). Например, шина USB состоит из 4 проводников: 2 для передачи данных (передающий и принимающий), еще один – питание +5 вольт и еще один - общий провод (корпус).

Высокоскоростная шина процессора (fsb)

FSB – компьютерная шина, выступающая в качестве магистрального канала между процессором и чипсетом. В разных чипсетах используются различные типы FSB (GTL+, QPB,EV6, HyperTransport).

HyperTransport является высокоскоростной шиной, используемой не только в качестве FSB, но и в других областях, но в качестве FSB она получила очень широкое распространение.

Частота, на которой работает центральный процессор, определяется исходя из частоты FSB и коэффициента умножения, проставляемого либо системной платой, либо жестко заблокированным внутри процессора.

До определённого момента в развитии компьютеров частота работы памяти совпадала с частотой FSB, на современных персональных компьютерах частоты FSB и шины памяти могут различаться. Обычно, частота памяти выше и задается делителями по отношению к FSB.

General Information :

Performance Rating : PR-6600 (estimated)

Real Frequency : 3214.74 MHz

Multiplier : 16x

Startup/Max Multiplier : 5x / 16x

Front Side Bus Information :

Bus Speed : 200.9 MHz

Initial Frequencies :

Frequency : 3200 MHz

FSB Frequency : 200 MHz

Multiplier : 16x

Frequency Control :

Core #1 : 3214.89 MHz

Core #2 : 3214.86 MHz

Memory Information :

Type : DDR2-SDRAM PC2-6400

Frequency : 401.8 MHz

DRAM/FSB Ratio : CPU/8

Supported Channels : Dual (128-bit)

Activated Channels : Dual

Шины расширения Зачем придумали шины расширения

В 70-х годах, после изобретения первого микропроцессора и создания первого персонального компьютера, встал вопрос о возможностях расширения компьютера без замены материнской платы. Было решено использовать гнезда расширения, расположенные непосредственно на материнской плате, в которые подключались платы расширения. Первым компьютером, обладавшим гнездами расширения, был Apple II. Он получил большую популярность именно благодаря наличию в нем этих гнезд.

Такое устройство ПК, с возможностью вставлять в системный блок дополнительные платы, получило название "открытая архитектура". IBM PC – совместимые компьютеры также используют открытую архитектуру (хотя были попытки «закрыть» архитектуру на компьютерах PS/2).

Благодаря открытой архитектуре сейчас мы можем выбрать, видеокарту какого производителя нам покупать, через какой модем выходить в Интернет и каким звуком наслаждаться. А благодаря тому, что спецификация шины расширений подробно документирована и доступ к документации открыт, заинтересованные фирмы получили возможность создавать собственные платы расширения, увеличивая популярность и возможности персонального компьютера.

Первая шина

В 1981 году компания IBM вместе с выпуском персонального компьютера серии PC/XT представила шину ISA (Industrial Standard Architecture - промышленная стандартная архитектура). Она стала одной из первых "шин расширения ввода-вывода" (expansion bus) для персональных компьютеров.

Шина ISA представляла интерфейс для подключения различных адаптеров и контроллеров периферийных устройств. По своему устройству она была очень простая и к тому же дешевая в производстве. ISA имела разрядность 8 bit, тактовая частота шины была 4.7 МГц и разъем для подключения устройств имел 62 контакта.

Каждое устройство, подключенное к шине, получало свое прерывание (IRQ - Interrupt ReQuest - условный сигнал, по которому устройству разрешалось передавать или получать данные). А также шина имела так называемые каналы прямого доступа в память (DMA - direct memory access). Технология DMA позволяет устройствам обмениваться данными с памятью через шину, без участия CPU, что достаточно сильно снижает нагрузку на процессор. Пропускная способность первой системной шины достигала 1.2 Мб/сек.

16-бит

Спустя три года, в 1984 году, свет увидел микропроцессор i80286, и IBM представила миру новый компьютер на базе этого микропроцессора - IBM PC/AT (Advanced Technology). Новый процессор и новая шина были 16-битными. Так появилась ISA-16. Шина сохранила совместимость с предыдущими платами расширения, но при этом получила значительные доработки. В первую очередь это 8 новых линий данных (т.е. появилось 8 новых проводочков для передачи дополнительных 8-ми бит информации), что позволило стать шине 16-битной. Частота шины увеличилась вместе с частотой процессора до 8.33 МГц, и пропускная способность выросла до 5.3 Мб/сек, хотя теоретически она могла бы достигать 16 Мб/сек.

Слот расширения новой шины состоял из двух частей - длинной и короткой. Более длинная часть полностью копировала 8 разрядный слот предыдущей версии платы, а короткая часть содержала новые 36 дополнительных контактов.

Поскольку частота процессора скоро стала значительно выше частоты системной шины, появилось понятие "деление частоты", когда частота, задаваемая тактовым генератором для всей системы, делится на некое число для установки частоты работы шины расширений.

Стандарт ISA так понравился различным производителям компьютеров (не IBM совместимых), что они начали использовать его в своих разработках. Например, некоторые компьютеры Amiga и Commodore использовали эту шину.

"Шутка" от ibm

1 апреля 1987 года IBM, обеспокоенная появлением слишком большого количества клонов персональных компьютеров и выходом нового процессора i80386, представляет миру новую архитектуру персонального компьютера IBM PS/2. В ней использовалась новая системная шина MCA (Micro Channel Architecture - микроканальная архитектура). Новая шина была разработана практически с нуля и не обладала обратной совместимостью с ISA, однако стоит заметить, что она была гораздо удачнее и функциональнее. MCA имела три разных разрядности 8, 16 и 32. Частота новой шины была 10 МГц, а пропускная способность 20 Мб/сек (а теоретически можно получить и все 160 Мб/сек). Кроме того, в новой шине несколько устройств могли иметь одинаковое прерывание, и делить его между собой самостоятельно. Это еще не все революционные нововведения. Если раньше установку прерываний на платах расширения перед установкой в компьютер приходилось самостоятельно настраивать путем замыкания перемычек на плате (как на винчестере ты ставишь master/slave), то теперь платы могли самостоятельно разделять прерывания между собой. Было и множество других технических нововведений, которые опережали свое время.

Желание заработать денег погубило шину MCA, не дав ей сколько-нибудь широко распространиться. За лицензию на производство новой шины IBM просило слишком большие деньги, и независимые производители компьютеров и плат расширения просто не могли себе этого позволить. Недовольные таким поведением IBM,, несколько крупнейших производителей компьютеров создали альянс для разработки альтернативной, более дешевой и простой шины расширения. И в сентябре 1988 года Compaq, NEC, Epson, Hewlett-Packard, Olivetti и еще несколько производителей представили 32-разрядное расширение шины ISA с полной обратной совместимостью. Новая шина получила название EISA (Enhanced ISA - усовершенствованная ISA). Это был тяжелый удар по IBM, поскольку новая шина обеспечивала все преимущества шины MCA, плюс обратную совместимость со старыми системными платами. EISA имела пропускную способность 33 Мб/сек, 32-битную шину адреса, то есть за такт позволяла адресовать до 4 Гб оперативной памяти, и, конечно, автонастройку плат расширения (некий аналог технологии Plug and Play). Частота новой шины по прежнему осталась 8.33 МГц.

Интересной особенностью шины EISA стал разъем. Внешне он выглядит точно также как у ISA-16, однако в глубине разъема находится дополнительный ряд контактов.

Локальная шина

Итак, пока IBM бодалась с другими производителями, мимо проходил Intel (в то время крупный игрок на рынке системных плат), которому больше понравилась EISA, что еще сильнее уменьшило шансы MCA завоевать рынок. Но с появлением процессора i80486 ни у MCA, ни у EISA не было шансов на выживание. Четверка от Intel имела высокие частоты, а пропускная способность всех существующих на тот момент шин не позволяла реализовать все возможности нового процессора. Так началась разработка нового типа системной шины - VESA Local bus (локальная шина).

Была создана целая ассоциация Video Equipment Standard Association (VESA - ассоциация стандартов видео оборудования), представившая миру шину VLB (VESA Local Bus). Эта шина представляла собой отдельную относительно высокоскоростную шину расширений, которая была связана непосредственно с шиной процессора, и таким образом позволяла избежать задержек, связанных с работой более медленных устройств, подключаемых к стандартной шине расширений, и увеличить скорость передачи данных. Но при этом VL-Bus имела ряд существенных недостатков: электрическая нагрузка не позволяла подключать более трех плат расширения, и шина была рассчитана только на 486 процессоры. Производители стали использовать новую шину как 32 разрядное дополнение к шине ISA. Таким образом, на материнской плате появился дополнительный 116-контактный разъем. Этот разъем стал использоваться в основном для подключения видео адаптеров и скоростных контроллеров жестких дисков. VLB работала с частотой 25-50 МГц, и имела максимальную скорость обмена 130 Мб/сек.

Оценив перспективы развития шины (и не увидев ничего хорошего), в середине 1993 года, Intel выходит из ассоциации VESA и принимается за разработку альтернативной шины.

PCI

Первую версию шины PCI (Peripheral Component Interconnect - взаимосвязь периферийных компонентов) Intel закончила еще весной 1991 года. Перед инженерами компании была поставлена задача разработать недорогое и производительное решение, которое позволит реализовать все возможности новых процессоров 486/Pentium/PPro. В 1992 году появилась первая версия шины PCI, Intel объявила, что стандарт шины будет открытым и создала PCI Special Interest Group. Благодаря этому любой заинтересованный разработчик получил возможность создавать устройства для шины PCI не тратя деньги на лицензию. Первая версия шины имела тактовую частоту 33 МГц, она могла быть 32 или 64 разрядной, и устройства могли работать с сигналами в 5 В или 3,3 В. Теоретически, пропускная способность шины 132 Мбайт/сек, однако в реальности пропускная способность около 80 Мбайт/сек.

Год спустя, в 1993 году, появилась вторая версия шины, а в 1995 появилась версия PCI 2.1 (еще одно название - "параллельная шина PCI"), которая существует и по сей день. Она обеспечивает передачу данных по шине с частотой 66 МГц и максимальная скорость передачи 528 Мб/сек. Кроме этого, шина полностью поддерживает все возможности технологии Plug and Play (PnP).

Как и ISA, шина PCI так полюбилась различным разработчикам, что была перенесена на платформы с процессорами Alpha, MIPS, PowerPC, SPARC и т.д.

AGP

PCI всем была хороша, но со временем и она перестала справляться с объемом данных, которые передавал видеоадаптер. Программисты делали игрушки все более и более красочными, а для передачи красивой картинки нужна высокая пропускная способность. Так в 1996 году Intel объявила о разработке порта AGP (Accelerated Graphic Port), специально предназначенного для подключения мощных графических адаптеров. AGP нельзя назвать шиной, поскольку он предназначен для подключения только одного устройства. AGP непосредственно связан с шиной процессора через северный мост, таким образом, он не зависит от работы PCI устройств и не загружает стандартную шину расширений графической информацией. Впервые порт AGP увидел свет вместе с материнским платами для Pentium II. На данный момент существует три версии протокола AGP, плюс дополнительная спецификация на питание (AGP Pro) и 4 скорости передачи данных - от 1х (266 Мб/сек) до 8х (2 Гб/сек).

Смерть eisa

С появлением AGP в персональных компьютерах стало аж 3 различных слота расширения: ISA, PCI и AGP. Со временем, по мере снижения стоимости PCI-плат, многие ISA девайсы стали выпускаться в формате PCI. В это время Microsoft и Intel принимают решение убрать ISA из персональных компьютеров. Вытеснение происходило в несколько этапов: сначала в машине было много ISA-слотов и два-три PCI. Потом количество слотов сравнялось, а затем ISA слоты и вовсе исчезли.

Но с вытеснением ISA возникла маленькая проблема. Некоторые устройства, которые не следовало убирать (например, COM и LPT порты), работали с использованием ISA шины. Выход был найден быстро и просто: шина LPC (Low-Pin Count). Эта шина специально предназначена для подключения разных "незначительных" устройств: контроллера клавиатуры, LPT и COM-портов, дисководов. Пропускная способность у такой шины всего 6,7 Mб/cек.

PCI Express (PCIE)

Разработка PCIE нового межкомпонентного интерфейса была начата фирмой Intel еще тогда, когда только ожидался выход в свет AGP 3.0 (он же AGP 8х). Так, программную модель PCI планировали унаследовать и в новом интерфейсе,  чтобы системы и контроллеры могли быть доработаны для использования новой шины путём замены только физического уровня, без доработки программного обеспечения. Сам же интерфейс должен был быть последовательным. Это означало, во-первых, однозначное подключение «точка-точка». Во-вторых, упрощалась схемотехника, разводка и монтаж. В-третьих, экономилось место.

Анонс первой базовой спецификации PCI-Express состоялся в июле 2002 года, когда уже стало ясно, что PCI-Express – это последовательный интерфейс, нацеленный на использование в качестве локальной шины и имеющий много общего с сетевой организацией обмена данными, в частности, топологию типа «звезда» и стек протоколов.

Для взаимодействия с остальными узлами ПК, которые так или иначе обходятся собственными шинами, основной связующий компонент системной платы – Root Complex Hub (узел, являющийся перекрёстком процессорной шины, шины памяти и PCI-Express) – предусматривает систему мостов и свитчей. Логика всей структуры такова, что любые межкомпонентные соединения непременно оказываются построенными по принципу «точка-точка», свитчи-коммутаторы выполняют однозначную маршрутизацию пакета от отправителя к получателю.

Разъёмы шины PCI Express (сверху вниз: x4, x16, x1 и x16), по сравнению с обычным 32-битным разъемом шины PCI (внизу)

Внешние компьютерные шины

Аналогично шинам расширения, внешние шины также развивались, исходя из потребностей пользователей передавать информацию с как можно большей скокростью. Также немаловажными факторами были:

• Возможность «горячего» подключения и отключения устройств

• Упрощение физического уровня шины (уменьшение количества проводников, упрощение и удешевление контроллеров, и т.п.

• Упрощение соединительных кабелей, разъемов, удешевление комплектующих.

• Возможность увеличения количества подключаемых устройств.

Наиболее широко известны следующие внешние шины:

• Advanced Technology Attachment или ATA (также известна, как PATA, IDE, EIDE, ATAPI) — шина для подключения дисковой и ленточной переферии.

• SATA, Serial ATA — современный вариант ATA (в отличие от ATA является последовательной шиной с возможностью горяцего подключения).

• PC card, ранее известная как PCMCIA, часто используется в ноутбуках и других портативных компьютерах, но теряет своё значение с появлением USB и встраиванием сетевых карт и модемов

• USB, Universal Serial Bus, используется для множества внешних устройств

• SCSI, Small Computer System Interface, шина для подключения дисковых и ленточных накопителей

• Serial Attached SCSI, SAS — современный вариант SCSI

2. Классы памяти, время жизни и область видимости программных объектов. Инициализация локальных и глобальных переменных. Время жизни и область видимости программных объектов

Время жизни переменной (глобальной или локальной) определяется по следующим правилам.

1. Переменная, объявленная глобально (т.е. вне всех блоков), существует на протяжении всего времени выполнения программы.

2. Локальные переменные (т.е. объявленные внутри блока) с классом памяти register или auto, имеют время жизни только на период выполнения того блока, в котором они объявлены. Если локальная переменная объявлена с классом памяти static или extern, то она имеет время жизни на период выполнения всей программы.

Видимость переменных и функций в программе определяется следующими правилами.

1. Переменная, объявленная или определенная глобально, видима от точки объявления или определения до конца исходного файла. Можно сделать переменную видимой и в других исходных файлах, для чего в этих файлах следует ее объявить с классом памяти extern.

2. Переменная, объявленная или определенная локально, видима от точки объявления или определения до конца текущего блока. Такая переменная называется локальной.

3. Переменные из объемлющих блоков, включая переменные объявленные на глобальном уровне, видимы во внутренних блоках. Эту видимость называют вложенной. Если переменная, объявленная внутри блока, имеет то же имя, что и переменная, объявленная в объемлющем блоке, то это разные переменные, и переменная из объемлющего блока во внутреннем блоке будет невидимой.

4. Функции с классом памяти static видимы только в исходном файле, в котором они определены. Всякие другие функции видимы во всей программе.

Метки в функциях видимы на протяжении всей функции.

Имена формальных параметров, объявленные в списке параметров прототипа функции, видимы только от точки объявления параметра до конца объявления функции.

1.6.4. Инициализация глобальных и локальных переменных

При инициализации необходимо придерживаться следующих правил:

1. Объявления содержащие спецификатор класса памяти extern не могут содержать инициаторов.

2. Глобальные переменные всегда инициализируются, и если это не сделано явно, то они инициализируются нулевым значением.

3. Переменная с классом памяти static может быть инициализирована константным выражением. Инициализация для них выполняется один раз перед началом программы. Если явная инициализация отсутствует, то переменная инициализируется нулевым значением.

4. Инициализация переменных с классом памяти auto или register выполняется всякий раз при входе в блок, в котором они объявлены. Если инициализация переменных в объявлении отсутствует, то их начальное значение не определено.

5. Начальными значениями для глобальных переменных и для переменных с классом памяти static должны быть константные выражения. Адреса таких переменных являются константами и эти константы можно использовать для инициализации объявленных глобально указателей. Адреса переменных с классом памяти auto или register не являются константами и их нельзя использовать в инициаторах.

Пример:

int global_var;

int func(void)

{ int local_var; /* по умолчанию auto */

static int *local_ptr=&local_var; /* так неправильно */

static int *global_ptr=&global_var; /* а так правильно */

register int *reg_ptr=&local_var; /* и так правильно */

}

В приведенном примере глобальная переменная global_var имеет глобальное время жизни и постоянный адрес в памяти, и этот адрес можно использовать для инициализации статического указателя global_ptr. Локальная переменная local_var, имеющая класс памяти auto размещается в памяти только на время работы функции func, адрес этой переменной не является константой и не может быть использован для инициализации статической переменной local_ptr. Для инициализации локальной регистровой переменной reg_ptr можно использовать неконстантные выражения, и, в частности, адрес переменной local_ptr.

Класс памяти

Класс памяти определяет порядок размещения объекта в памяти.

Различают автоматический и статический классы памяти. C располагает четырьмя спецификаторами класса памяти:

auto

register

static

extern

Спецификаторы позволяют определить класс памяти определяемого объекта:

Auto.

Этот спецификатор автоматического класса памяти указывает на то, что объект располагается в локальной (или автоматически распределяемой) памяти. Он используется в операторах объявления в теле функций, а также внутри блоков операторов, ограниченных фигурными скобками.

Объекты, имена которых объявляются со спецификатором auto, размещаются в локальной памяти непосредственно перед началом выполнения функции или блока операторов, ограниченного фигурными скобками {}. При этом размер выделяемой памяти известен ещё на этапе компиляции программы, поэтому при компиляции могут быть применены специальные процедуры, оптимизирующие выделение памяти. Такая процедура выделения памяти называется статическим распределением памяти (не путать со статическим классом памяти).

При выходе из блока или при возвращении из функции, соответствующая область локальной памяти освобождается и все ранее размещённые в ней объекты уничтожаются. Таким образом спецификатор влияет на время жизни объекта (это время локально). Спецификатор auto используется редко, поскольку все объекты, определяемые непосредственно в теле функции или в блоке операторов и так по умолчанию имеют автоматический класс хранения и располагаются в локальной памяти. Класс хранения таких объектов, как аргументы функций, также называется автоматическим. Такое название означает, что область памяти для хранения этих элементов данных выделяется автоматически при вызове функции и также автоматически освобождается, когда исполнение этой функции завершается, т. е. временем жизни аргументов является продолжительность исполнения функции. Как только функция завершает работу, их значения будут утеряны.

Пример использования: auto int i;

Register.

Ещё один спецификатор автоматического класса памяти. Применяется к объектам, по умолчанию располагаемым в локальной памяти. Представляет из себя "ненавязчивую просьбу" к транслятору (если это возможно) о размещении значений объектов, объявленных со спецификатором register в одном из доступных регистров, а не в локальной памяти. В этом случае доступ к таким еременным осуществляется гораздо быстрее. Если по какой-либо причине в момент начала выполнения кода в данном блоке операторов регистры оказываются занятыми, транслятор обеспечивает с этими объектами обращение, как с объектами класса auto. Очевидно, что в этом случае объект располагается в локальной области памяти. Область действия и время жизни полностью идентичны классу auto.

Пример использования: register int i;

Static.

Спецификатор внутреннего статического класса памяти. Применяется только(!) к именам объектов и функций (не применяется к аргументам функций). В C++ этот спецификатор имеет два значения.

Первое означает, что определяемый объект располагается по фиксированному адресу. Тем самым обеспечивается существование объекта с момента его определения до конца выполнения программы (время жизни – всё время работы программы, хотя переменная и может быть определена локально). В отличие от объекта класса памяти auto, объект не будет уничтожаться при выходе из функции, где он был объявлен.

Например, при каждом вызове функции IncS(), объявленной следующим образом:

void IncS()

{

int f=1;

static int s=1;

f++;

s++;

}

значение переменной f в начале выполнения функции будет равно 1, в ходе выполнения функции оно увеличится на 1, а в конце выполнения f уничтожится. Значение же переменной s будет увеличиваться на 1 при каждом вызове функции, т.к. переменная s является статической и не уничтожается на протяжении всей программы. Отметим также, что при такой записи значение 1 присваивается переменной s только один раз – при инициализации в момент создания переменной. При последующих вызовах функции эта строчка игнорируется.

Второе значение спецификатора static означает локальность. Объявленая со спецификатором static переменная или функция локальна в одном программном модуле (то есть, недоступна из других модулей многомодульной программы). Может использоваться в объявлениях как внутри блоков и функций, так и вне их (в этом случае мы получаем внешнюю статическую переменную).

Extern

Спецификатор внешнего статического класса памяти. Спецификатор extern позволяет функции использовать внешнюю переменную, даже, если она определяется позже в этом или другом модуле.

Внешними называются переменные, объявленные вне функции. Поскольку при таком описании к ним автоматически получают доступ все функции этого модуля, то таки переменные также называют глобальными. С помощью спецификатора extern можно получить доступ к внешней переменно и из другого модуля, для чего они чаще всего и применяются.

Extern является своего рода модификатором-ссылкой, указывающим на то, что где-то такая переменная уже описана. И поэтому в процессе компиляции не следует выделять под неё память именно здесь, а следует найти такую внешнюю переменную в других модулях на стадии компоновки. Если такая переменная найдена не будет, то компоновщик выдаст ошибку «Объект не найден».

Пример:

module MAIN.CPP

/* определить внешние данные*/

extern int iValue1;

extern int iValue2;

main()

{

save()

printf ("значения равны: %d %d \n", iValue1, iValue2);

}

module SAVE.CPP

/*определить внешние данные */

int iValue1;

int iValue2;

save()

{

iValue1=10;

iValue1=15;

return;

}

Глобальные переменные iValue1 и iValue2 объявлены в обоих модулях, но память под них выделяется только в модуле Save.cpp. В модуле Main.cpp они объявлены с модификатором extern, это сделано только для того, чтобы получить доступ к этим глобальным переменным.

Спецификатор extern можно использовать и внутри функций, например:

main()

{

extern int iValue1;

extern int iValue2;

save()

printf ("значения равны: %d %d \n", iValue1, iValue2);

}

В этом случае доступ к переменным iValue1, iValue2 другого модуля будет иметь только эта функция, в остальных их придётся декларировать заново. Такая форма записи встречается доволно редко.

Таким образом, класс памяти extern расширяет область действия глобальной переменной, описанной в другом модуле, при этом память под неё вторично не выделяется.

1. Компьютерные сети и их виды, топологии компьютерных сетей. Каналы связи их классификация. Примеры сетеобразующего оборудования (компоненты компьютера и отдельные устройства).

2. Директивы препроцессора. Использование директивы #include для подключения header-файлов. Директивы препроцессора (прекомпилера).

Директивы препроцессора исполняются компилятором на стадии предварительной обработки, предшествующей собственно компиляции. Обычно они сводятся к подстановке, замене или удалении участков текста из программы, подаваемой на вход компилятора. Директивы препроцессора, записанные в модуле, действуют только в его пределах.

#include

Директива #include производит прямую текстовую подстановку содержимого какого-либо файла непосредственно в то место модуля, где она была применена. Существует 2 формы этой директивы:

#include <my.h> - в этом случае подставляемый файл берётся из каталога для хранения хэдер-файлов стандартных библиотек (путь к нему прописывается в параметрах транслятора). Если файл отсутствует в этом каталоге, то препроцессор выдаёт ошибку.

#include "my.h" - в этом случае подставляемый файл берётся из текущего каталога. Если файл отсутствует в этом каталоге, то он берётся из каталога для хранения хэдер-файлов стандартных библиотек. Если же файл отсутствует и в этом каталоге, то препроцессор выдаёт ошибку.

Допускается применение относительных и абсолютных путей к файлу (последнее нежелательно, т.к. в этом случае проект становится труднопереносимым на другую машину):

#include "..\UDPSEND\TPASocket.h"

Заметим, что в данном случае, в написании пути используется одинарный обратный слэш, хотя в большинстве случаев в C используется двойной слэш, т.к. комбинация одинарного слэша и последующего символа означают спецсимвол.

Вопреки распространённому ошибочному мнению, директива #include не подсоединяет библиотеки к программе. Эта директива подключает хэдер-файлы используемых библиотек, т.е. файлы с описаниями (декларациями) их функций. В хэдер-файлах описаны имена функций, списки их параметров, а также дополнительная информация, например наборы констант и т.п. На этапе предварительной обработки, содержимое этих файлов с помощью директивы #include подставляется в текст модуля программы, что эквивалентно обычному объявлению функций, используемых в модуле, в самом его начале. Это делает возможным компиляцию модуля. Подключение же самих библиотек, содержащих реализации используемых функций (а точнее, уже откомпилированный их бинарный код), происходит на этапе компоновки (линковки). При этом стандартные библиотеки подключаются автоматически (компоновщик автоматически детектирует какую библиотеку надо подключить), а пользовательские библиотеки должны быть включены в проект вручную, и пути к файлам, их содержащим, должны быть прописаны в файле проекта.

#define и #undef

Директива #define позволяет связать идентификатор (мы будем называть этот идентификатор замещаемой частью) с лексемой (возможно, что пустой), которую называют строкой замещения или замещающей частью директивы #define.

Например,

#define PI 3.14159

При выполнении этой директивы препроцессор заменит в оставшейся части программы все отдельно стоящие вхождения идентификатора PI на соответствующую лексему, в нашем примере – на плавающий литерал 3.14159.

Директиву #define часто используют для объявления констант, используемых в дальнейшей программе, так называемых объявленных или символических констант. Согласно общепринятым правилам, их идентификаторы обычно записывают большими буквами.

Например, результатом выполнения программы:

#include "stdio.h"

#define MY_FORMAT "Result = %d"

#define MY_CONST 5

main()

{

printf(MY_FORMAT, MYCONST);

}

будет являться строка "Result = 5". Как видно из этого примера, препроцессор допускает вложения констант, объявленных с помощью директивы #define.

Более сложной формой директивы #define является её форма с применением аргумента, записываемого в скобках непосредственно после замещаемой части:

#define DEF(x) (x*2+5)

С её помощью можно записывать простейшие функции, которые будут не будут компилироваться в виде отдельной функции, а будут подставлены непосредственно в текст программы на месте её вызова. В ряде случаев это позволяет сократить размер программы, объём используемой памяти и повысить быстродействие программы. Например:

#define DEF(x) (x*2+5)

main()

{

int i,j;

j=4;

i=DEF(j);

}

В результате выполнения программы в переменную i запишется значение 13. Заметим, что в настоящее время такой подход используется очень редко, т.к. достигаемая этим приёмом экономия памяти ничтожно мала по сравнению с типичным объёмом памяти компьютеров.

В директиве #define замещающая часть может отсутствовать:

#define MY_FLAG

Такая форма обычно используется в связке с другими директивами препроцессора.

Отменить действие директивы #define можно с помощью директивы #undef. После выполнения этой директивы, дальнейшие замены констант в программе проводиться не будут.

#define PI 3.14 + 0.00159

float pi1 = PI;

#undef PI

#define PI 3.14159

float pi2 = PI;

#ifdef и #ifndef

Директивы #ifdef, #else, #ifndef, #endif являются директивами условной компиляции. Их работа очень похожа на работу оператора if за исключением того, что эти директивы выполняются на стадии предварительной обработки программы перед компиляцией, а не в ходе выполнения программы.

Директива #ifdef сохраняет участок кода, заключённый между ней и директивами #endif или #else, если идентификатор, стоящий после #ifdef был предварительно определён с помощью директивы #define. В противном случае, этот участок кода будет удалён. Например:

#define INTEGERS

…

#ifdef INTEGERS

int i,j;

#endif

…

В этой программе фрагмент кода между #ifdef и #endif будет сохранён, т.к. идентификатор INTEGERS был объявлен. Если же его объявление удалить, или отменить с помощью директивы #undef, то фрагмент кода int i,j будет удалён препроцессором по причине отсутствия объявления идентификатора INTEGERS.

Более расширенная конструкция выглядит так:

#define INTEGERS

…

#ifdef INTEGERS

int i,j;

#else

double i,j;

#endif

…

В этом случае, если идентификатор объявлен, то сохраняется код на участке от #ifdef до #else, иначе сохраняется код от #else до #endif. Таким образом, если идентификатор INTEGERS объявлен, то i и j будут объявлены с типом int, иначе – double.

Директива #ifndef полностью противоположна директиве #ifdef по функциональности, т.е. она сохраняет последующий код, если идентификатор, следующий за ней не был объявлен. Синтаксис и применение этой директивы полностью аналогичны директиве #ifdef.

С помощью применения вышеописанных директив можно создавать универсальные программы, которые в зависимости от описанного набора идентификаторов, будут транслироваться из одного и того же исходного кода в совершенно разные бинарные файлы. Зачастую такую методику применяют для мультиплатформенных выражений, учитывая особенности целевых платформ с помощью комбинаций #ifdef #else #endif, например:

#ifdef DOS

#define MyInt short

#else

#define MyInt long

#endif

MyInt i;

Все вышеописанные действия можно в большинстве случаев проделать и с помощью обычных операторов if и глобальных переменных, но в этом случае размер получаемой программы будет гораздо больше.

1.Сеть интернет. Адресация узлов (ip-адреса, доменные адреса, url). Сервисы и используемые протоколы передачи данных.

Internet – это совокупность сетей, использующая для объединения сетей единый протокол обмена информацией TCP/IP. Само название Internet означает "между сетей".

Протоколы Internet унаследовал от старейшей сети США ARPANET (сеть 60-х годов).

Во времена становления интернета локальные сети имели свои специфические протоколы обмена данными. Для того, чтобы объединить эти сети в сеть Internet стали использовать специальные средства, называемые шлюзами (gateway). Изначально шлюзы – это совокупность аппаратно-программных средств, служащих для преобразования протоколов. Например, это может быть специальный компьютер или дополнительная компьютерная программа.

На данный момент в ряде случаев очень сложно сказать, где заканчивается Интернет и начинается локальная сеть, т.к. совокупность локальных и глобальных сетей по сути дела и образуют интернет. Сейчас в Интернете и большинстве локальных сетей используются одни и те же протоколы сетевого/транспортного уровня (семейство TCP/IP), поэтому в явном виде преобразование протоколов отсутствует (хотя в некоторых случаях оно происходит, особенно в виде «обертывания» в другой протокол). Тем не менее, понятие шлюза осталось. Шлюз, как и раньше, - оборудование, обеспечивающее передачу данных между отдельно взятой локальной сетью и остальными частями глобальной сети (Интернета). Отметим, что понятие шлюз весьма широкое, и имеет ряд других значений.

Пакет, являющийся частью передаваемых данных, на пути в пункт своего назначения проходит по определенному маршруту. Маршрут определяет начальную точку процесса передачи пакета и показывает, в какой компьютер ваша система должна передать пакет, чтобы он достиг пункта назначения.

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю.

Различные участки сети связаны между собой посредством маршрутизаторов (роутеров), коммутаторов (свитчей) и другого сетевого оборудования. Они принимают решение, куда направить пакет(ы). и каким образом их передавать. Маршрутизатор может выбрать наилучший путь для передачи сообщения абоненту сети, фильтрует информацию, проходящую через него, направляя в одну из сетей только ту информацию, которая ей адресована. Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи.

Система адресации в Internet

Для каждого компьютера устанавливаются два адреса: цифровой IP-адрес (IP – Internetwork Protocol – межсетевой протокол) и доменный адрес.

Оба эти адреса могут применяться равноправно.

IP-адрес стандарта IP v.4 имеет общую длину 4 байта. IP – адрес состоит из четырех сегментов –чисел, разделенных точками. Каждое число не превышает 255. Например, 192.168.14.5

Протокол IP v.6 оперирует адресами длиной в 16 байт. Компоненты адреса записываются в шестнадцатеричной форме в следующем виде: fe80:0000:0000:0000:0202:b3ff:fe1e:8329

Числовая адресация удобна для машинной обработки таблиц маршрутов, но трудна для использования ее человеком. Запомнить наборы цифр гораздо сложнее, чем мнемонические осмысленные имена.

Для того чтобы решить эту проблему, были придуманы DNS (Domain Name System). Доменная система имен – это распределенная база данных, которая содержит информацию о компьютерах, включенных в сеть Internet. По запросу от какого-либо компьютера DNS по заданному доменному имени возвращает IP-адрес, и наоборот.

Доменный адрес – символьное имя, представляющее собой набор строк, разделенных точкой. Вначале идет имя компьютера, затем многоуровневое имя сети, в которой он находится (c u67.nntu.sci-nnov.ru – пример с доменом технического университета).

Каждое слово уровень в этой системе называется доменом. Полное доменное имя должно быть уникальным.

Система доменных адресов строится по иерархическому принципу. Однако иерархия эта не строгая. Пространство имен DNS имеет вид дерева доменов, с полномочиями, возрастающими по мере приближения к корню дерева (т.е. самое последнее слово – домен первого уровня, жестко выбираемый из определенного списка, предпоследнее – домен второго уровня, выбор слов ограничен менее жестко…).

Список доменов первого уровня жестко закреплен по географическому принципу (eu, ru, fr, cn, us, и т.д.) либо по смысловому содержанию:

.gov - государственные учереждения,

.mil - военные учереждения,

.com - коммерческие организации,

.net - поставщики сетевых услуг,

.org - безприбыльные организации,

.edu - учебные заведения;

Регистрациею доменов регулируют специальные организации, например, ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Официальным регистратором доменов в нашей стране является РосНИИРОС, или RU-CENTER.

При работе с доменными именами компьютер в первую очередь обращается к известному ему доменному серверу, и выясняет IP адрес, соответствующий данному доменному имени. Дальнейшие операции по передаче данных идут с использованием полученного IP-адреса.

URL( Uniform Resource Locator).

Дальнейшим развитием идеи доменных имен стали URL. URL – это универсальная форма записи местоположения в сети (или локально) какого-либо ресурса (например, файла), а также определяющий протокол доступа к ресурсу.

Простой синтаксис URL:

protocol://host/path, где

protocol – тип протокола доступа (http, https, ftp, file, и т.п.)

host - имя машины, с которой необходимо установить соединение. Может быть в виде доменного имени сервера, его ip-адреса или другого идентификатора

path – локальный относительный путь к ресурсу непосредственно на сервере.

Например: http://www.microsoft.com/msdn

Зметим, что URL не является каким либо новым способом адресации компьютеров в сети, это просто удобная форма записи, обхединяющая с себе и адрес компьютера, и адрес ресурса на нем, и имя протокола доступа. URL получили широкое распространение с образованием Internet и World Wide Web.

Протоколы передачи данных.

При передаче данных будет задействовано несколько протоколов разного уровня. Например, при передаче HTTP-запроса, будет использоваться следующая схема.

Это означает, что HTTP-пакет будет передаваться внутри TCP –пакета, или нескольких TCP-пакетов, если HTTP-пакет не уберется в один пакет TCP. TCP пакеты, в свою очередь будет передавать их внутри IP-пакетов, а IP – внутри пакетов Ethernet.

Не надо думать, что все эти вложения будут упакованы в один гигантский Ethernet-пакет. Например, максимальный размер Ethernet-пакета равен 1522 байта (вместе со служебной информацией), а максимальный размер IP-пакета – 65535 байт. Поэтому один IP-пакет будет передаваться с помощью нескольких Ehternet-пакетов, которые на приемной стороне склеются и из результата склейки можно будет извлечь IP-пакет.

Протокол Ethernet имеет свою собственную систему адресации, эффективно работающую внутри небольшого сегмента сети. Ethernet не иммет алгоритмов маршрутизации, способных эффективно работать в глобальных сетях, поэтому при передаче данных через крупные и глобальные сети используется маршрутизация на IP-уровне. Ehternet же играет роль канального и физического протокола, доставляющего данные в пределах сегмента сети.

TCP/IP

Набор протоколов TCP/IP состоит из нескольких различных протоколов, каждый из которых выполняет в сети определенную задачу. Выделяют несколько основных протоколов два: TCP, UDP, IP, но кроме них также существует набор из множества дополнительных протоколов, поддерживающих работоспособность TCP/IP сетей.

Межсетевой протокол ip (Internet Protocol)

Информация, посылаемая по IP – сетям, разбивается на порции, называемые IP – пакетами, максимальной длиной в 65535 байт. В каждом пакете прописан IP-адрес – уникальный идентифиатор точки назначения.

IP не устанавливает логического соединения, т.е. не контролирует доставку сообщений конечному пользователю. Основной задачей IP является адресация пакетов и их передача между компьютерами.

Сетевое оборудование, работающее на уровне IP (маршрутизаторы), отправляют пакеты машине-получателю, при этом используются специальные алгоритмы маршрутизации, позволяющие пакету достичь машины с заданным адресом за несколько «прыжков» между несколькими маршрутизаторами.

Алгоритм передачи можно представить следующим образом: каждый маршрутизатор пересылает пакет либо на точку назначения (компьютер с заданным адресом), либо на другой маршрутизатор, который находится ближе к точке назначения. Тот пересылает на следующий маршрутизатор – и так далее.

Протокол управления передачей tcp (Transmission Control Protocol)

Разбивает информацию на пакеты, собирает их воедино в конечном пункте, производит контроль над ошибками. Т.е. программа, реализующая протокол ТСР на машине получателя, собирает фрагменты в правильном порядке и проверяет, все ли они дошли и не испортились ли при пересылке. Если какой-то пакет потерян или испорчен, программа посылает запрос машине-отправителю с просьбой выслать недостающие пакеты повторно.

TCP устанавливает непосредственное логическое соединение между компьютерами, т.е. каждый из них знает о состоянии другого. Кроме того, программа, реализующая протокол ТСР на машине получателя, собирает эти фрагменты в правильном порядке и проверяет, все ли они дошли и не испортились ли при пересылке. Если какой-то пакет потерян или испорчен, программа посылает запрос машине-отправителю с просьбой выслать недостающие пакеты повторно.

Протоколы прикладного (пользовательского) уровня.

Протоколы выполняют различные сетевые функции. Служба доменных имен (DNS) обеспечивает преобразование адресов, протокол пересылки файлов (FTP) управляет передачей файлов, а набор протоколов NFS обеспечивает доступ к удаленным файловым системам

Принцип работы сетей.

FТР - протокол передачи файлов

Протокол FТР предусматривает, что на одной машине запускается программа, именуемая «FТР-сервер», а на другой – «FТР-клиент». Клиент посылает серверу запросы, напоминающие команды работы с файловой структурой ОС (каталогами и файлами DOS, папками и документами Маc). Сервер выполняет эти команды. Кроме команд перехода из каталога в каталог и просмотра содержимого каталогов можно выполнять копирование файлов из каталога на машине сервера в текущий каталог на машине клиента и обратно, а также некоторые другие файловые операции.

Набор этих операций настолько похож на функции команд DOS (dir, сору delete, сd) или диспетчера файлов Windows (а также различных оболочек вроде Norton Commander), что зачастую интерфейс программ-клиентов FТР неотличим от них (а некоторые программы – диспетчеры файлов, такие как FAR Евгения Рошала, позволяют одинаково работать с каталогами и папками на своей и удаленной машинах, не различая их). FTP позволяет пересылать по сети файлы любого типа : тексты, изображения, исполняемые программы, файлы с записями звуковых фрагментов и т.д.

Электронная почта (e-mail)

Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

Электронная почта была одним из первых видов сетевого сервиса, разработанных в INTERNET. Электронная почта предусматривает передачу сообщений от одного пользователя, имеющего определенный компьютерный адрес, к другому. Она позволяет людям, находящимся на больших расстояниях, быстро связываться друг с другом.

Ее обеспечением в Internet занимаются специальные почтовые серверы. Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пересылают их по цепочке почтовым серверам адресатов, где эти сообщения накапливаются. При установлении соединения между адресатом и его почтовым сервером происходит передача поступивших сообщений на компьютер адресата.

Почтовая служба основана на прикладных протоколах: SMTP, IMAP, POP3 и др. Электронное письмо устроено так же, как обычное: текст «вложен» в «конверт», в специальных местах которого указаны адрес получателя и адрес отправителя (в качестве адресов используются lniernet-адреса машин и системные имена пользователей).

Как и при использовании обычной почты, в «почтовый конверт» могут быть вложены не только письма в строгом смысле слова, но и другие объекты – файлы, при этом используется дополнительный формат MIME, кодирующий содержимое файла, что зачастую приводит к увеличению его размера. Кодирование нужно для того. Чтобы избежать повреждения данных во время передачи письма по сети, т.к. некоторые почтовые серверы могут искажать отдельные коды символов.

Http - протокол пересылки гипертекста

Hypertext Transfer Protocol (HTTP, протокол пересылки гипертекста) – это правила, которыми клиенты и серверы WWW пользуются для общения между собой.

Документы, расположенные на web-серверах, представляют собой текстовые документы, содержащие команды специального языка, названного HTML (Hyper Text Markup Lanquaqe, язык разметки гипертекста). Команды HTML позволяют структурировать документ, выделяя в нем логически различающиеся части текста.

Протокол HTTP обеспечивает передачу требуемого HTML-документа на основании запроса от клиентского компьютера, или посылку некоторых данных от клиента серверу в составе запроса. Также HTTP осуществляет ряд других вспомогательных действий.

Протокол передачи сетевых новостей

NNTP(Network News Transfer Protocol)

Служба телеконференций - прообраз современных WWW-конференций, работающая по распределенному принципу. Она состоит из набора News-серверов, принимающих сообщения (в формате, напоминающем электронные письма) и распространяющих сообщения к другим серверам, а через них – клиентам. Телеконференциями, или группами новостей, называются тематические группы, на которые делятся статьи на сервере новостей.

В настоящее время система телекоференций практически вытеснена тематическими форумами и социальными сетями.

Протокол Telnet.

Tеlnet – представляет собой средство (протокол), позволяющее двум компьютерам соединяться по сети и обмениваться информацией. Посылая команды со своего компьютера, можно выполнять их на удаленном компьютере и видеть на своем дисплее результаты их выполнения.

Протокол Telnet определяет такой способ передачи информации, при котором машина-клиент делается терминалом машины-сервера (иными словами, программа, запущенная на сервере, получает на вход команды, введенные с удаленного терминала и переданные по сети, а выходные данные с программы, работающей на сервере передаются по сети и выводятся на удаленном терминале).

Терминал – это устройство ввода-вывода информации. Например, монитор и клавиатура ПК вместе образуют его терминал. В настоящее время под терминалом в основном подразумевается некоторая клиентская программа, запущенная на удаленном компьютере и перенаправляющая потоки ввода/вывода удаленному серверу.

2. Виды трансляторов программ. Стадии трансляции программы на языке “c”.

Программа

– алгоритм, записанный на языке программирования + структура данных, с которыми работает программа. Этапы существования ПО (не жизненный цикл программы): подвергается трансляции – процедура перевода с языка высокого уровня на машинный язык. В ходе трансляции может использоваться переход на промежуточный язык – кросстрансляции, в качестве промежуточного языка может использоваться язык ассемблера. Ассемблер – программа, осуществляющая перевод с языка ассемблера на машинный язык. Машинный язык – язык, использующий машинные команды, записанные в формате воспринимаемом конкретным вычислительным устройством. Транслятор – программа, выполняющая процедуру трансляции. Существует 2 вида: компилятор и интерпретатор.

Компилятор

– осуществляет перевод текста программы на машинный язык целиком. Результат работы – объектный файл, содержащий программу на машинном языке и информацию о данных, используемых программой. Объектный файл обрабатывается компоновщиком (линкером)  или редактором связи. Компоновщик обрабатывает объектные файлы, разрешает внешние ссылки (делает доступным вызовы объектов функций или данных из других объектных файлов или стандартных библиотек), осуществляет необходимую подготовительную работу для последующей загрузки программы на исполнение. Загрузчик программ, осуществляющих размещение исполняемого кода и данных в памяти ЭВМ и передающий управление первой исполняемой команде программы. В случае персональных ЭВМ функции загрузчика распределены между ОС и кодом, включаемым в исполняемый файл. Исполнение программы начинается с загрузки в регистр счетчика исполняемых команд ЦП, адреса первой исполняемой команды программы. Устройство управления считывает по этому адресу код команды, в соответствии с ним считывает значения операндов, передает код и операнды АЛУ, которое выполняет необходимые операции. По завершению выполнения команды значение регистра счетчика команд увеличивается на значение длины команды, которая известна по коду операции. Процедура повторяется до тех пор, пока не будет встречена команда stop. Исполняемая программа обычно завершается возвратом управления программе, вызвавшей данную программу (ОС).

Интерпретатор – покомандно или построчно считывает программу на исходном языке, переводит на машинный язык и отправляет на  выполнение. Входом является программа на языке программирования. Результат – построчно выполняемая команда.

Компилятор языка С воспринимает исходный файл, содержащий программу на языке С, как последовательность текстовых строк. Каждая строка завершена символом новой строки. Этот символ вставляется текстовым редактором при нажатии клавиши ENTER

(ВВОД).

1. Общая архитектура локальной сети (с подключением в глобальную сеть). Понятие шлюза. Система DNS. «Проблема последней мили» и варианты ее решения.

   Решение проблемы «последней мили» для Интернет Провайдеров

Уровень развития Интернета в каждой стране тесно связан с общим уровнем развития инфраструктуры телекоммуникаций и компьютеризации. Неудивительно, что на  сегодняшний день наиболее развитой страной в этом смысле являются США. Более 65% американцев старше 12 лет имеют доступ к Интернету, а половина из них проводит  в Сети не менее часа каждый день.

В Европе количество пользователей  составляет 34%, однако к 2004 г. эта цифра составит уже 79%. По числу пользователей лидирует Англия, имеющая 6,4 млн. семей, подключенных к Интернету, что составляет около 27% населения страны. На втором месте находится Германия с 7,1 млн. семей (20,7% населения), а на третьем – Франция, где подключены около 3 млн. семей (12,1% населения).

Активно развивается также азиатский рынок Интернета. В частности, число пользователей Сети в Японии уже в 2000 г. насчитывало более 27 млн. По мнению аналитиков, в 2005 г. их количество достигнет 76 млн. человек. К Сети подключено около 78% японских предприятий. Широкое распространение получил Интернет в Гонконге, где им пользуются  более 1,8 млн. человек, что составляет 37% населения от 12 до 60 лет. Около 6-10 млн. пользователей Сети живут в Китае, а к 2003 г. их количество составит около 21 млн. человек. К 2003 году существенно увеличится и армия индийских пользователей, достигнув численности в 9 млн. человек. Годовые темпы роста числа пользователей в Китае и Индии превышают 100% в год. Что касается Молдовы, по некоторым оценкам, аудитория Интернета в нашей стране  составляет 50.000 человек. К 2004 г. ожидается увеличение числа постоянных пользователей до 60.000 человек. Одна из причин сравнительно медленного развития частного сектора в молдавской Сети состоит в низком уровне жизни и, соответственно, телефонизации. Тем не менее, Интернет в наши дни – это целая индустрия, быстро проникающая во все области человеческой деятельности. Именно сейчас эта индустрия находится в стадии стремительного роста, который сохранится в ближайшие несколько лет. Огромное количество компаний во всем мире видят в Интернете большой коммерческий потенциал и планируют с его помощью перевести свой бизнес на качественно новый уровень. Данный факт не может обойти и нашу страну. Как уже отмечалось выше, рынок телекоммуникаций в Молдове развивается достаточно быстрыми темпами. Растет как количество пользователей Интернета, так и количество Провайдеров, которые в принципе предлагают пользователям достаточно широкий спектр услуг, с точки зрения соотношения цена-качество. Наибольший процент пользователей выходят в сеть через dial-up. Но с развитием экономики, увеличением уровня жизни в Молдове, dial-up доступ не может более удовлетворять возрастающим запросам потребителей. Данный фактор способствует развитию спектра услуг постоянного доступа в Интернет, через выделенные линии. Таким образом, главная задача операторов Интернета состоит в соединении своего узла с сервером конечного пользователя и обеспечения высокоскоростного доступа в Интернет, с перспективой увеличения канала доступа. Для удобства, данную проблему назвали «проблемой последней мили». С целью ее решения, разработано множество технологий и, соответственно, оборудования, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Размер вложений в развитие сети Интернет оператора ограничен минимальными суммами (порядка нескольких тысяч долларов), а потребитель не готов оплачивать высокоскоростной доступ в Интернет. Наряду с этими проблемами, позволю себе отметить критичную позицию правительства и отсутствие соответствующей законодательной базы, а также сложные отношения единственного оператора телефонной связи с операторами Интернет, то, что не может не отражаться на качестве и цене для конечного пользователя. Исходя из вышесказанного, проблема «последней мили» особенно актуальна в нашей стране.

В данной работе представлены различные варианты решения проблемы «последней мили», их экономическая целесообразность, а также рассмотрены примеры решения данной проблемы Интернет операторами Молдовы.

Глобальные компьютерные сети объединяют компьютеры и отдельные локальные сети различных государств, в том числе и использующие различные протоколы обмена. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться посредством любых традиционных каналов связи (кабельных, радиорелейных, спутниковых).

Объединение глобальных, региональных, корпоративных и других локальных

вычислительных сетей позволяет создавать многосетевые иерархии.

Локальные сети могут входить как компоненты в состав региональной сети, региональные сети – объединяться в составе глобальной сети и, наконец, глобальные сети могут также объединяться между собой, образовывая сложные структуры.

Топология локальных сетей

Топология - это конфигурация сети, способ соединения элементов сети (то есть компьютеров) друг с другом. Топология крупных сетей может быть довольно сложной. В случае небольших локальных сетей чаще всего встречаются три способа объединения компьютеров в локальную сеть: "звезда", "общая шина" и "кольцо".

Соединение типа "звезда".

Каждый компьютер через специальный сетевой адаптер подключается отдельным кабелем к объединяющему устройству. При необходимости можно объединить вместе несколько сетей с топологией "звезда", при этом конфигурация сети получается разветвленной.

Достоинства: При соединении типа "звезда" легко искать неисправность в сети.

Недостатки: Соединение не всегда надежно, поскольку выход из строя центрального узла может привести к остановке сети.

Соединение "общая шина".

Все компьютеры сети подключаются к одному кабелю; этот кабель используется совместно всеми рабочими станциями по очереди. При таком типе соединения все сообщения, посылаемые каждым отдельным компьютером, принимаются всеми остальными компьютерами в сети.

Достоинства: в топологии "общая шина" выход из строя отдельных компьютеров не приводит всю сеть к остановке.

Недостатки: несколько труднее найти неисправность в кабеле и при обрыве кабеля (единого для всей сети) нарушается работа всей сети.

Соединение типа "кольцо".

Данные передаются от одного компьютера к другому; при этом если один компьютер получает данные, предназначенные для другого компьютера, то он передает их дальше (по кольцу).

Достоинства: балансировка нагрузки, возможность и удобство прокладки кабеля.

Недостатки: физические ограничения на общую протяженность сети.

Если сеть достаточно крупная, то в нем может быть применена схема "снежинка" (иерархическая схема), которая по сути представляет объединение нескольких LAN в более крупную сеть на основе иерархического принципа.

Для того, чтобы объединить эти сети в сеть Internet стали использовать специальные средства, называемые шлюзами (gateway). Изначально шлюзы – это совокупность аппаратно-программных средств, служащих для преобразования протоколов. Например, это может быть специальный компьютер или дополнительная компьютерная программа.

На данный момент в ряде случаев очень сложно сказать, где заканчивается Интернет и начинается локальная сеть, т.к. совокупность локальных и глобальных сетей по сути дела и образуют интернет. Сейчас в Интернете и большинстве локальных сетей используются одни и те же протоколы сетевого/транспортного уровня (семейство TCP/IP), поэтому в явном виде преобразование протоколов отсутствует (хотя в некоторых случаях оно происходит, особенно в виде «обертывания» в другой протокол). Тем не менее, понятие шлюза осталось. Шлюз, как и раньше, - оборудование, обеспечивающее передачу данных между отдельно взятой локальной сетью и остальными частями глобальной сети (Интернета). Отметим, что понятие шлюз весьма широкое, и имеет ряд других значений.

Пакет, являющийся частью передаваемых данных, на пути в пункт своего назначения проходит по определенному маршруту. Маршрут определяет начальную точку процесса передачи пакета и показывает, в какой компьютер ваша система должна передать пакет, чтобы он достиг пункта назначения.

Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю.

Различные участки сети связаны между собой посредством маршрутизаторов (роутеров), коммутаторов (свитчей) и другого сетевого оборудования. Они принимают решение, куда направить пакет(ы). и каким образом их передавать. Маршрутизатор может выбрать наилучший путь для передачи сообщения абоненту сети, фильтрует информацию, проходящую через него, направляя в одну из сетей только ту информацию, которая ей адресована. Кроме того, маршрутизатор обеспечивает балансировку нагрузки в сети, перенаправляя потоки сообщений по свободным каналам связи.

Числовая адресация удобна для машинной обработки таблиц маршрутов, но трудна для использования ее человеком. Запомнить наборы цифр гораздо сложнее, чем мнемонические осмысленные имена.

Для того чтобы решить эту проблему, были придуманы DNS (Domain Name System). Доменная система имен – это распределенная база данных, которая содержит информацию о компьютерах, включенных в сеть Internet. По запросу от какого-либо компьютера DNS по заданному доменному имени возвращает IP-адрес, и наоборот.

Доменный адрес – символьное имя, представляющее собой набор строк, разделенных точкой. Вначале идет имя компьютера, затем многоуровневое имя сети, в которой он находится (c u67.nntu.sci-nnov.ru – пример с доменом технического университета).

Каждое слово уровень в этой системе называется доменом. Полное доменное имя должно быть уникальным.

Система доменных адресов строится по иерархическому принципу. Однако иерархия эта не строгая. Пространство имен DNS имеет вид дерева доменов, с полномочиями, возрастающими по мере приближения к корню дерева (т.е. самое последнее слово – домен первого уровня, жестко выбираемый из определенного списка, предпоследнее – домен второго уровня, выбор слов ограничен менее жестко…).

Список доменов первого уровня жестко закреплен по географическому принципу (eu, ru, fr, cn, us, и т.д.) либо по смысловому содержанию:

.gov - государственные учереждения,

.mil - военные учереждения,

.com - коммерческие организации,

.net - поставщики сетевых услуг,

.org - безприбыльные организации,

.edu - учебные заведения;

Регистрациею доменов регулируют специальные организации, например, ICANN(Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Официальным регистратором доменов в нашей стране является РосНИИРОС, или RU-CENTER.

При работе с доменными именами компьютер в первую очередь обращается к известному ему доменному серверу, и выясняет IP адрес, соответствующий данному доменному имени. Дальнейшие операции по передаче данных идут с использованием полученного IP-адреса.

2. Локальные и глобальные переменные. Объявление и использование глобальных переменных в программах с несколькими модулями. Инициализация глобальных переменных.

В зависимости от места объявления переменной, они делятся на:

• Глобальные (внешние) – переменные, объявленные вне функций в начале модуля. Такие переменные существуют на протяжении всей работы программы (т.е. создаются в самом её начале, а уничтожатся в момент окончания работы программы). Областью действия таких переменных является весь модуль (т.е. с ними можно работать из любой функции этого модуля). Она может быть расширена и на другие модули с помощью спецификатора extern.

• Локальные – переменные, объявленные внутри функции, в самом её начале. Время жизни таких переменных зависит от использованного спецификатора класса памяти, но в подавляющем большинстве случаев локальные переменные используют класс памяти auto, при котором они уничтожаются по окончании функции. Область действия локальных переменных всегда ограничивается функцией, где она создана (хотя здесь есть небольшой ньюанс, связанный со спецификатором extern).