34 Вопрос. Способы организации межкомпьютерной связи. Понятия сервер, клиент, протокол коммуникации, пакет.

три основных способа организации межкомпьютерной связи:

• объединение двух рядом расположенных компьютеров через их коммуникационные порты посредством специального кабеля;

• передача данных от одного компьютера к другому посредством модема с помощью проводных или спутниковых линий связи;

• объединение компьютеров в компьютерную сеть.

Часто при организации связи между двумя компьютерами за одним компьютером закрепляется роль поставщика ресурсов (программ, данных и т.д.), а за другим — роль пользователя этих ресурсов. В этом случае первый компьютер называется сервером, а второй — клиентом или рабочей станцией. Работать можно только на компьютере-клиенте под управлением специального программного обеспечения.

Сервер (англ. serve — обслуживать) — это высокопроизводительный компьютер с большим объёмом внешней памяти, который обеспечивает обслуживание других компьютеров путем управления распределением дорогостоящих ресурсов совместного пользования (программ, данных и периферийного оборудования).

Клиент (иначе, рабочая станция) — любой компьютер, имеющий доступ к услугам сервера.

  Сетевой сервер HP LD PRO

Например, сервером может быть мощный компьютер, на котором размещается центральная база данных, а клиентом — обычный компьютер, программы которого по мере необходимости запрашивают данные с сервера. В некоторых случаях компьютер может быть одновременно и клиентом, и сервером. Это значит, что он может предоставлять свои ресурсы и хранимые данные другим компьютерам и одновременно использовать их ресурсы и данные.

Клиентом также называют прикладную программу, которая от имени пользователя получает услуги сервера. Соответственно, программное обеспечение, которое позволяет компьютеру предоставлять услуги другому компьютеру, называют сервером — так же, как и сам компьютер. Для преодоления несовместимости интерфейсов отдельных компьютеров вырабатывают специальные стандарты, называемые протоколами коммуникации.

Протокол коммуникации — это согласованный набор конкретных правил обмена информацией между разными устройствами передачи данных. Имеются протоколы для скорости передачи, форматов данных, контроля ошибок и др.

Для работы с сетью необходимо наличие специального сетевого программного обеспечения, которое обеспечивает передачу данных в соответствии с заданным протоколом. Протоколы коммуникации предписывают разбить весь объём передаваемых данных на пакеты — отдельные блоки фиксированного размера. Пакеты нумеруются, чтобы их затем можно было собрать в правильной последовательности. К данным, содержащимся в пакете, добавляется дополнительная информация примерно такого формата:

Адрес получателя

Адрес отправителя

Длина

Данные

Поле контрольной суммы

Контрольная сумма данных пакета содержит информацию, необходимую для контроля ошибок. Первый раз она вычисляется передающим компьютером. После того, как пакет будет передан, контрольная сумма повторно вычисляется принимающим компьютером. Если значения не совпадают, это означает, что данные пакета были повреждены при передаче. Такой пакет отбрасывается, и автоматически направляется запрос повторно передать пакет.

37 вопрос. Интернет - это глобальная компьютерная сеть, в которой локальные, региональные и корпоративные сети соединены между собой многочисленными каналами передачи информации с высокой пропускной способностью. Для подключения локальных сетей чаще всего используются оптоволоконные линии связи. Однако в случаях подключения неудобно расположенных или удаленных компьютерных сетей, когда прокладка кабеля затруднена или невозможна, используются беспроводные линии связи. Если передающая и принимающая антенны находятся в пределах прямой видимости, то используются радиоканалы, в противном случае обмен информацией производится через спутниковый канал с использованием специальных антенн. Отдельные участки Интернет представляют собой сети различной архитектуры, которые связываются между собой с помощью маршрутизаторов. Передаваемые данные разбиваются на небольшие порции, называемые пакетами. Каждый пакет перемещается по сети независимо от других пакетов. Сети в Интернет неограниченно коммутируются (т.е. связываются) друг с другом, потому что все компьютеры, участвующие в передаче данных, используют единый протокол коммуникации TCP/IP (читается "ти-си-пи/ай-пи"). На самом деле протокол TCP/IP — это два разных протокола, определяющих различные аспекты передачи данных в сети: • протокол TCP (Transmission Control Protocol) — протокол управления передачей данных, использующий автоматическую повторную передачу пакетов, содержащих ошибки; этот протокол отвечает за разбиение передаваемой информации на пакеты и правильное восстановление информации из пакетов получателя;  • протокол IP (Internet Protocol) — протокол межсетевого взаимодействия, отвечающий за адресацию и позволяющий пакету на пути к конечному пункту назначения проходить по нескольким сетям.  Схема передачи информации по протоколу TCP/IP такова: протокол ТСР разбивает информацию на пакеты и нумерует все пакеты; далее с помощью протокола IP все пакеты передаются получателю, где с помощью протокола ТСР проверяется, все ли пакеты получены; после получения всех пакетов протокол ТСР располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое. Каждый компьютер, подключенный к сети Интернет имеет два равноценных уникальных адреса: цифровой IP-адрес и символический доменный адрес. Присваивание адресов происходит по следующей схеме: международная организация Сетевой информационный центр выдает группы адресов владельцам локальных сетей, а последние распределяют конкретные адреса по своему усмотрению. IP-адрес компьютера имеет длину 4 байта. Обычно первый и второй байты определяют адрес сети, третий байт определяет адрес подсети, а четвертый — адрес компьютера в подсети. Для удобства IP-адрес записывают в виде четырех чисел со значениями от 0 до 255, разделенных точками, например: 145.37.5.150. Адрес сети — 145.37; адрес подсети — 5; адрес компьютера в подсети — 150. Доменный адрес (англ. domain — область), в отличие от цифрового, является символическим и легче запоминается человеком. Пример доменного адреса: barsuk.les.nora.ru. Здесь домен barsuk — имя реального компьютера, обладающего IP-адресом, домен les — имя группы, присвоившей имя этому компьютеру, домен nora — имя более крупной группы, присвоившей имя домену les, и т.д. В процессе передачи данных доменный адрес преобразуются в IP-адрес

38 вопрос. Потенциально Интернет предоставляет следующий информа­ционный сервис общего назначения: Электронная почта (E-mail), В этом случае каждому абонен­ту назначается электронный адрес, представляющий некоторый аналог почтового адреса. С помощью E-mail пользователь может пересылать и получать как текстовые сообщения, так и двоичные файлы произвольного вида. Посланная абоненту информация сохраняется в его «почтовом ящике» на специальном почтовом сервере сайта, к которому подключен абонент. Абонент Интерне­та может просмотреть и обработать (сохранить на своем ПК, рас­печатать, направить ответ автору, удалить с сервера) направлен­ную ему корреспонденцию в любое удобное для него время, со­единившись со своим сайтом. Существует несколько видов (про­токолов) E-mail, различающихся своими возможностями. Доступ к информационным ресурсам. В Интернете имеется несколько видов информационных ресурсов (информационных систем), различающихся характером информации, способом ее организации, методами работы с ней и, возможно, программным обеспечением. Каждый вид информации хранится на серверах соответствующего типа называемых по типу хранимой информа­ции. Для каждой информационной системы существуют свои средства поиски необходимой информации во всей сети internet по ключевым словам. В Интернете имеются следующие инфор­мационные системы: • World Wide Web (WWW) — Всемирная информационная паутина. Эта система является наиболее популярной и дина­мично развивающейся. Информации в WWW состоит из мультимедийных страниц (документов), попускающих ши­рокие возможности оформления текста на экране (формати­рование текста и макетирование страниц). Страницы могут содержать графику, сопровождаться звуком и анимацией изображений, воспроизводимых непосредственно в процес­се поступления информации на экран пользователя. Ин­формация в WWW организована в форме гипертекста, ана­логично тому, как организована система помощи в Windows. Это означает, что в документе существуют специальные эле­менты — текст или рисунки, называемые гипертекстовые ссылки (или просто ссылки), щелчок мышью на которых вы­водит на экран другой документ, на который указывает эта ссылка. При этом новый документ может храниться на со­вершенно другом сайте, возможно расположенном в другом конце земного шара.. При этом пользователь может и не сле­дить за тем,с каким сайтом он работает и может даже не знать этого. • Gopher-система. Эта система является предшественником WWW и сейчас утрачивает свое значение, хотя пока поддер­живается в Internet. Просмотр информации на Gopher-серве­ре организуется с помощью древовидного меню, аналогично­го меню в приложениях Windows или аналогично дереву ка­талогов (папок) в файловой системе. Меню верхнего уровня состоит из перечня крупных тем, например (Экономика, Культура, Медицина и др.). Меню следующих уровней дета­лизируют выбранный элемент меню предыдущего уровня. Конечным пунктом движения вниз по дереву (листом дерева) является документ. Документ обычно содержит только текст. ■ FTP-система (File Transfer Programme). Служит для пересыл­ки файлов любого вида. Файлы становятся доступными для работы (чтения, исполнения) только после копирования на собственный компьютер. Хотя пересылка файлов может быть выполнена и с помощью WWW, FTP-системы продол­жают оставаться очень популярными ввиду их быстродейст­вия и простоты использования. Система телеконференций — UseNet (или UseNet News­groups), Система представляет собой совокупность документов (статей), сгруппированных по определенным темам и подтемам. В настоящее время имеется более 10 тысяч таких групп на раз­личные темы. Пользователь может указать интересующие его те­мы (группы), а затем просматривать соответствующие документы и создавать свои. Новые документы могут адресоваться или всем членам группы или авторам конкретных статей. В некоторых конференциях пользователи имеют право сами создавать новые группы и подгруппы тем.

IRC (Internet Relay Chat) — обмен информацией в режиме реального времени: набираемый Вами текст или создаваемый ри­сунок немедленно воспроизводится на экране абонента. При на­личии звуковых карт и микрофонов у обоих абонентов возможна работа в системе TALK, обеспечивающей голосовой обмен в ре­жиме реального времени. Специальные средства телетрансляции позволяют использовать Интернет для видеоконференций. Имеются и другие, доступные пользователю, средства поиска, управления и контроля в Интернет: Telnet — режим удаленного управления любым компьюте­ром в сети. Используется для запуска на сервере или любом ком­пьютере в Интернете необходимой программы. Служебная программа Ping служит для проверки качества связи с сервером и др. Программы WHOIS, Finger, позволяющие найти координа­ты пользователей сети или определить пользователей, работаю­щих в настоящий момент на конкретном хосте.

41)В настоящее время в Интернете используют несимметричные криптографические системы, основанные на использовании не одного, а двух ключей. Происходит это следующим образом. Компания для работы с клиентами создает два ключа: один - открытый (public - публичный) ключ, а другой - закрытый (private - личный) ключ. На самом деле это как бы две "половинки" одного целого ключа, связанные друг с другом.  Ключи устроены так, что сообщение, зашифрованное одной половинкой, можно расшифровать только другой половинкой (не той, которой оно было закодировано). Создав пару ключей, торговая компания широко распространяет публичный ключ (открытую половинку) и надежно сохраняет закрытый ключ (свою половинку).  Как публичный, так и закрытый ключ представляют собой некую кодовую последовательность. Публичный ключ компании может быть опубликован на ее сервере, откуда каждый желающий может его получить. Если клиент хочет сделать фирме заказ, он возьмет ее публичный ключ и с его помощью закодирует свое сообщение о заказе и данные о своей кредитной карте. После кодирования это сообщение может прочесть только владелец закрытого ключа. Никто из участников цепочки, по которой пересылается информация, не в состоянии это сделать. Даже сам отправитель не может прочитать собственное сообщение, хотя ему хорошо известно содержание. Лишь получатель сможет прочесть сообщение, поскольку только у него есть закрытый ключ, дополняющий использованный публичный ключ.  Если фирме надо будет отправить квитанцию о том, что заказ принят к исполнению, она закодирует ее своим закрытым ключом. Клиент сможет прочитать квитанцию, воспользовавшись имеющимся у него публичным ключом данной фирмы. Он может быть уверен, что квитанцию ему отправила именно эта фирма, и никто иной, поскольку никто иной доступа к закрытому ключу фирмы не имеет. б)Количество комбинаций, которое надо проверить при реконструкции закрытого ключа, не столь велико, однако защиту информации принято считать достаточной, если затраты на ее преодоление превышают ожидаемую ценность самой информации. В этом состоит принцип достаточности защиты, которым руководствуются при использовании несимметричных средств шифрования данных. Он предполагает, что защита не абсолютна, и приемы ее снятия известны, но она все же достаточна для того, чтобы сделать это мероприятие нецелесообразным. При появлении иных средств, позволяющих-таки получить зашифрованную информацию в разумные сроки, изменяют принцип работы алгоритма, и проблема повторяется на более высоком уровне. в)Понятие об электронных сертификатах  Системой несимметричного шифрования обеспечивается делопроизводство в Интернете. Благодаря ей каждый из участников обмена может быть уверен, что полученное сообщение отправлено именно тем, кем оно подписано. Однако здесь возникает еще ряд проблем, например проблема регистрации даты отправки сообщения. Такая проблема возникает во всех случаях, когда через Интернет заключаются договоры между сторонами. Отправитель документа может легко изменить текущую дату средствами настройки операционной системы. Поэтому обычно дата и время отправки электронного документа не имеют юридической силы. В тех же случаях, когда это важно, выполняют сертификацию даты/времени.  Сертификация даты. Сертификация даты выполняется при участии третьей, независимой стороны. Например, это может быть сервер организации, авторитет которой в данном вопросе признают оба партнера. В этом случае документ, зашифрованный открытым ключом партнера и снабженный своей электронной подписью, отправляется сначала на сервер сертифицирующей организации. Там он получает "приписку" с указанием точной даты и времени, зашифрованную закрытым ключом этой организации. Партнер декодирует содержание документа, электронную подпись отправителя и отметку о дате с помощью своих половинок "ключей". Вся работа автоматизирована. ……….

43.Основные этапы решения задач на компьютере Процесс решения задач на компьютере — это совместная деятельность человека и ЭВМ. Этот процесс можно представить в виде нескольких последовательных этапов. На долю человека приходятся этапы, связанные с творческой деятельностью — постановкой, алгоритмизацией, программированием задач и анализом результатов, а на долю компьютера — этапы обработки информации в соответствии с разработанным алгоритмом. Рассмотрим эти этапы на следующем примере: пусть требуется вычислить сумму двух целых чисел и вывести на экран видеомонитора результат. Первый этап — постановка задачи. На этом этапе участвует человек, хорошо представляющий предметную область задачи. Он должен четко определить цель задачи, дать словесное описание содержания задачи и предложить общий подход к ее решению. Для задачи вычисления суммы двух целых чисел человек, знающий, как складываются числа, может описать задачу следующим образом: ввести два целых числа, сложить их и вывести сумму в качестве результата решения задачи. Второй этап — математическое или информационное моделирование. Цель этого этапа — создать такую математическую модель решаемой задачи, которая может быть реализована в компьютере. Существует целый ряд задач, где математическая постановка сводится к простому перечислению формул и логических условий. Этот этап тесно связан с первым этапом, и его можно отдельно не рассматривать, однако возможно, что для полученной модели известны несколько методов решения, и тогда предстоит выбрать лучший. Для вышеописанной задачи данный этап сведется к следующему: введенные в компьютер числа запомним в памяти под именами А и В, затем вычислим значение суммы этих чисел по формуле А+В, и результат запомним в памяти под именем Summa. Третий этап — алгоритмизация задачи. На основе математического описания необходимо разработать алгоритм решения. Алгоритмом называется точное предписание, определяющее последовательность действий исполнителя, направленных на решение поставленной задачи. В роли исполнителей алгоритмов могут выступать люди, роботы, компьютеры. Четвертый этап — программирование. Программой называется план действий, подлежащих выполнению некоторым исполнителем, в качестве которого может выступать компьютер. Составление программы обеспечивает возможность выполнения алгоритма и соответственно поставленной задачи исполнителем-компьютером. Во многих задачах при программировании на алгоритмическом языке часто пользуются заменой блока алгоритма на один или несколько операторов, введением новых блоков, заменой одних блоков другими. Пятый этап — ввод программы и исходных данных в ЭВМ. Программа и исходные данные вводятся в ЭВМ с клавиатуры с помощью редактора текстов, и для постоянного хранения осуществляется их запись на гибкий или жесткий магнитный диск. Шестой этап — тестирование и отладка программы. На этом этапе происходят исполнение алгоритма с помощью ЭВМ, поиск и исключение ошибок. При этом программисту приходится выполнять рутинную работу по проверке работы программы, поиску и исключению ошибок, и поэтому для сложных программ этот этап часто требует гораздо больше времени и сил, чем написание первоначального текста программы. Отладка программы — сложный и нестандартный процесс. Исходный план отладки заключается в том, чтобы тестировать программу на контрольных примерах. Контрольные примеры стремятся выбрать так, чтобы при работе с ними программа прошла все основные пути блок-схемы алгоритма, поскольку на каждом из путей могут быть свои ошибки, а детализация плана зависит от того, как поведет себя программа на этих примерах: на одном она может зациклиться (т. е. бесконечно повторять одно и то же действие); на другом — дать явно неверный или бессмысленный результат и т. д. Сложные программы отлаживают отдельными фрагментами. Для повышения качества выполнения этого этапа используются специальные программы — отладчики, которые позволяют исполнить программу "по шагам" с наблюдением за изменением значений переменных, выражений и других объектов программы, с отслеживанием выполняемых операторов. Седьмой этап — исполнение отлаженной программы и анализ результатов. На этом этапе программист запускает программу и задает исходные данные, требуемые по условию задачи. Полученные в результате решения выходные данные анализируются постановщиком задачи, и на основании этого анализа вырабатываются соответствующие решения, рекомендации, выводы. Например, если при решении задачи на компьютере результат сложения двух чисел 2 и 3 будет 4, то следует сделать вывод о том, что надо изменить алгоритм и программу. Возможно, что по итогам анализа результатов потребуются пересмотр самого подхода к решению задачи и возврат к первому этапу для повторного выполнения всех этапов с учетом приобретенного опыта. Таким образом, в процессе создания программы некоторые этапы будут повторяться до тех пор, пока мы не получим алгоритм и программу, удовлетворяющие свойствам алгоритма.

44. Тема «Программирование» Языки программирования Чтобы компьютер выполнил решение какой-либо задачи, ему необходимо получить от человека инструкции, как ее решать. Набор таких инструкций для компьютера, направленный на решение конкретной задачи, называется компьютерной программой. Современные компьютеры не настолько совершенны, чтобы понимать программы, записанные на каком-либо употребляемом человеком языке — русском, английском, японском. Команды, предназначенные для ЭВМ, необходимо записывать в понятной ей форме. С этой целью применяются языки программирования — искусственные языки, алфавит, словарный запас и структура которых удобны человеку и понятны компьютеру. В самом общем смысле языком программирования называется фиксированная система обозначений и правил для описания алгоритмов и структур данных. Языки программирования имеют два лица. Одно из них обращено к человеку, использующему язык для записи своих программ, а другое адресовано ЭВМ, которая должна понимать команды. Исходя из этого, все языки программирования делятся на языки низкого, высокого и сверхвысокого уровня. Язык низкого уровня — это средство записи инструкций компьютеру простыми приказами- командами на аппаратном уровне. Такой язык отражает структуру данного класса ЭВМ и поэтому иногда называется машинно-ориентированным языком. Пользуясь системой команд, понятной компьютеру, можно описать алгоритм любой сложности. Правда, такая запись для сложных задач будет настолько громоздкой, что у человека будет мало шансов сделать ее безошибочной, так как этот язык мало приспособлен для использования человеком, ведь запись программы на этом языке представляет собой последовательность нулей и единиц. Существенной особенностью языков программирования низкого уровня является жесткая ориентация на определенный тип аппаратуры (систему команд процессора). В стремлении приспособить язык программирования низкого уровня к человеку разработан язык символического кодирования (автокод или язык ассемблера), структура команд которого определяется форматами команд и данными машинного языка. Программа на таком языке ближе человеку, потому что операторы этого языка — те же команды, но они имеют мнемонические названия, а в качестве операндов используются не конкретные адреса в оперативной памяти, а их символические имена. Более многочисленную группу составляют языки программирования высокого уровня, средства которых допускают описание задачи в наглядном, легко воспринимаемом виде. Отличительной особенностью этих языков является их ориентация не на систему команд той или иной ЭВМ, а на систему операторов, характерных для записи определенного класса алгоритмов. К языкам программирования этого типа относятся: Бейсик, Фортран, Алгол, Паскаль, Си. Программа на языках высокого уровня записывается системой обозначений, близкой человеку (например, фиксированным набором слов английского языка, имеющих строго определенное назначение). Программу на языке высокого уровня проще понять и значительно легче отладить. К языкам программирования сверхвысокого уровня можно отнести Алгол-68, при разработке которого сделана попытка формализовать описание языка, приведшая к появлению абстрактной и конкретной программ. Абстрактная программа создается программистом, конкретная — выводится из первой. Предполагается, что при таком подходе принципиально невозможно породить неверную синтаксически (а в идеале и семантически) конкретную программу. Язык APL относят к языкам сверхвысокого уровня за счет введения сверхмощных операций и операторов. Запись программ на таком языке получается компактной. Все вышеперечисленные языки — вычислительные. Более молодые — декларативные (непроцедурные) языки, отличительная черта которых — задание связей и отношений между объектами и величинами и отсутствие определения последовательности выполнения действий (Пролог). Такие языки сыграли важную роль в программировании, так как они дали толчок к разработки специализированных языков искусственного интеллекта и языков представления знаний. Трансляторы

Так как текст программы, , записанной на языке программирования не понятен компьютеру, то требуется перевести его на машинный язык. Такой перевод программы с языка программирования на язык машинных кодов называется трансляцией (translation — перевод), а выполняется он специальными программами — трансляторами. Существует три вида трансляторов: интерпретаторы, компиляторы и ассемблеры. Интерпретатором называется транслятор, производящий пооператорную (покомандную) обработку и выполнение исходной программы. Компилятор преобразует (транслирует) всю программу в модуль на машинном языке, после этого программа записывается в память компьютера и лишь потом исполняется. Ассемблеры переводят программу, записанную на языке ассемблера (автокода), в программу намашинном языке. Любой транслятор решает следующие основные задачи: анализирует транслируемую программу, в частности определяет, содержит ли она синтаксические ошибки; генерирует выходную программу (ее часто называют объектной или рабочей) на языке команд ЭВМ (в некоторых случаях транслятор генерирует выходную программу на промежуточном языке, например, на языке ассемблера); распределяет память для выходной программы (в простейшем случае это заключается в назначении каждому фрагменту программы, переменным, константам, массивам и другим объектам своих адресов участков памяти). Программист пишет программу, компьютер ее выполняет. Программа создается на языке, понятном человеку, а компьютер умеет исполнять только программы, написанные на его языке — в машинных кодах. Совокупность средств, с помощью которых программы пишут, корректируют, преобразуют в машинные коды, отлаживают и запускают, называют средой разработки, или оболочкой. Среда разработки обычно содержит: • текстовый редактор, предназначенный для ввода и корректировки текста программы; • компилятор, с помощью которого программа переводится с языка, на котором она написана, в машинные коды; • средства отладки и запуска программ; • общие библиотеки, содержащие многократно используемые элементы программ; • справочную систему и другие элементы. В эпоху стремительного развития Интернета — глобальной информационной сети, объединяющей компьютеры разных архитектур, важнейшими задачами при создании программ становятся: • переносимость — возможность выполнения на различных типах компьютеров; • безопасность — невозможность несанкционированных действий; • надежность — способность выполнять необходимые функции в предопределенных условиях; средний интервал между отказами; • использование готовых компонентов — для ускорения разработки; • межъязыковое взаимодействие — возможность применять одновременно несколько языков программирования. Компилятор в качестве результата своего выполнения создает так называемую сборку — файл с расширением ехе или dll, который содержит код на языке IL и метаданные. Метаданные представляют собой сведения об объектах, используемых в программе, а также сведения о самой сборке. Они позволяют организовать межъязыковое взаимодействие, обеспечивают безопасность и облегчают развертывание приложений, то есть установку программ на компьютеры пользователей.

45. Основные понятия объектно-ориентированного программирования  Объе́ктно-ориенти́рованное, или объектное, программи́рование (в дальнейшем ООП) — парадигма программирования, в которой основными концепциями являются понятия объектов и классов. В случае языков с прототипированиемвместо классов используются объекты-прототипы. Основные понятия Абстракция  Абстрагирование — это способ выделить набор значимых характеристик объекта, исключая из рассмотрения незначимые. Соответственно, абстракция — это набор всех таких характеристик. Инкапсуляция  Инкапсуляция — это свойство системы, позволяющее объединить данные и методы, работающие с ними, в классе и скрыть детали реализации от пользователя. Класс  Класс является описываемой на языке терминологии (пространства имён) исходного кода моделью ещё не существующей сущности (объекта). Фактически он описывает устройство объекта, являясь своего рода чертежом. Говорят, что объект — это экземпляр класса. При этом в некоторых исполняющих системах класс также может представляться некоторым объектом при выполнении программы посредством динамической идентификации типа данных. Обычно классы разрабатывают таким образом, чтобы их объекты соответствовали объектам предметной области. Наследование  Наследование — это свойство системы, позволяющее описать новый класс на основе уже существующего с частично или полностью заимствующейся функциональностью. Класс, от которого производится наследование, называется базовым, родительским или суперклассом. Новый класс — потомком, наследником или производным классом. Объект  Сущность в адресном пространстве вычислительной системы, появляющаяся при создании экземпляра класса или копирования прототипа (например, после запуска результатов компиляции и связывания исходного кода на выполнение). Полиморфизм  Полиморфизм — это свойство системы использовать объекты с одинаковым интерфейсом без информации о типе и внутренней структуре объекта. Прототип  Прототип — это объект-образец, по образу и подобию которого создаются другие объекты. Объекты-копии могут сохранять связь с родительским объектом, автоматически наследуя изменения в прототипе; эта особенность определяется в рамках конкретного языка.

46. Понятие модели и моделирования. Моделирование можно рассматривать как замещение исследуемого объекта (оригинала) его условным образом, описанием или другим объектом, именуемым моделью и обеспечивающим близкое к оригиналу поведение в рамках некоторых допущений и приемлемых погрешностей. Моделирование обычно выполняется с целью познания свойств оригинала путем исследования его модели, а не самого объекта. Разумеется, моделирование оправдано в том случае когда оно проще создания самого оригинала или когда последний по каким-то причинам лучше вообще не создавать. Под моделью понимается физический или абстрактный объект, свойства которого в определенном смысле сходны со свойствами исследуемого объекта. При этом требования к модели определяются решаемой задачей и имеющимися средствами.Существует ряд общих требований к моделям: 1. Адекватность – достаточно точное отображение свойств объекта; 2. Полнота – предоставление получателю всей необходимой информации об объекте; 3. Гибкость – возможность воспроизведения различных ситуаций во всем диапазоне изменения условий и параметров; 4. Трудоемкость разработки должна быть приемлемой для имеющегося времени и программных средств. Моделирование – это процесс построения модели объекта и исследования его свойств путем исследования модели. Таким образом, моделирование предполагает 2 основных этапа: 1. Разработка модели; 2. Исследование модели и получение выводов. При этом на каждом из этапов решаются разные задачи и используются отличающиеся по сути методы и средства. На практике применяют различные методы моделирования. В зависимости от способа реализации, все модели можно разделить на два больших класса: физические и математические. Математическое моделирование принято рассматривать как средство исследования процессов или явлений с помощью их математических моделей. Под физическим моделированием понимается исследование объектов и явлений на физических моделях, когда изучаемый процесс воспроизводят с сохранением его физической природы или используют другое физическое явление, аналогичное изучаемому.При этом физические модели предполагают, как правило, реальное воплощение тех физических свойств оригинала, которые являются существенными в конкретной ситуации. Например, при проектировании нового самолета создается его макет, обладающий теми же аэродинамическими свойствами; при планировании застройки архитекторы изготавливают макет, отражающий пространственное расположение ее элементов. В связи с этим физическое моделирование называют также макетированием [. Полунатурное моделирование представляет собой исследование управляемых систем на моделирующих комплексах с включением в состав модели реальной аппаратуры . Наряду с реальной аппаратурой в замкнутую модель входят имитаторы воздействий и помех, математические модели внешней среды и процессов, для которых неизвестно достаточно точное математическое описание. Включение реальной аппаратуры или реальных систем в контур моделирования сложных процессов позволяет уменьшить априорную неопределенность и исследовать процессы, для которых нет точного математического описания. С помощью полунатурного моделирования исследования выполняются с учетом малых постоянных времени и нелинейностей, присущих реальной аппаратуре. При исследовании моделей с включением реальной аппаратуры используется понятие динамического моделирования, при исследовании сложных систем и явлений - эволюционного, имитационного и кибернетического моделирования. Очевидно, действительная польза от моделирования может быть получена только при соблюдении двух условий: 1. Модель обеспечивает корректное (адекватное) отображение свойств оригинала, существенных с точки зрения исследуемой операции; 2. Модель позволяет устранить перечисленные выше проблемы, присущие проведению исследований на реальных объектах.

Виды моделей По способу отображения действительности различают три основных вида моделей — эвристические, натурные и математические. Эвристические модели Эвристические модели, как правило, представляют собой образы, рисуемые в воображении человека. Их описание ведется словами естественного языка (например, вербальная информационная модель) и, обычно, неоднозначно и субъективно. Эти модели неформализуемы, то есть не описываются формально-логическими и математическими выражениями, хотя и рождаются на основе представления реальных процессов и явлений. Натурные модели Отличительной чертой этих моделей является их подобие реальным системам (они материальны), а отличие состоит в размерах, числе и материале элементов и т. п. По принадлежности к предметной области модели подразделяют на следующие:  Физические модели. Это — реальные изделия, образцы, экспериментальные и натурные модели, когда между параметрами системы и модели одинаковой физической природы существует однозначное соответствие.  в данном случае под (физической) моделью понимают изделие или устройство, являющееся упрощенным подобием исследуемого объекта или позволяющее воссоздать исследуемый процесс или явление. Например, предметные модели, как уменьшенная копия оригинала (глобус как модель Земли, игрушечный самолёт с учётом его аэродинамики);  под тремплетом[1] понимают изделие, являющееся плоским масштабным отображением объекта в виде упрощенной ортогональной проекции или его контурным очертанием. Тремплетеотанарные вырезают из пленки, картона и т. п. и применяют при исследовании и проектировании зданий, установок, сооружений;  под макетом понимают изделие, собранное из моделей и/или тремплетов. Физическое моделирование — основа наших знаний и средство проверки наших гипотез и результатов расчетов.  ]Математические модели Математические модели — формализуемые, то есть представляют собой совокупность взаимосвязанных математических и формально-логических выражений, как правило, отображающих реальные процессы и явления (физические, психические, социальные и т. д.).  Математические модели более универсальны и дешевы, позволяют поставить «чистый» эксперимент (то есть в пределах точности модели исследовать влияние какого-то отдельного параметра при постоянстве других), прогнозировать развитие явления или процесса, отыскать способы управления ими. Математические модели — основа построения компьютерных моделей и применения вычислительной техники. Результаты математического моделирования нуждаются в обязательном сопоставлении с данными физического моделирования — с целью проверки получаемых данных и для уточнения самой модели. С другой стороны, любая формула — это разновидность модели и, следовательно, не является абсолютной истиной, а всего лишь этап на пути её познания. Промежуточные виды моделей К промежуточным видам моделей можно отнести:  графические модели. Занимают промежуточное место между эвристическими и математическими моделями. Представляют собой различные изображения:  графы;  схемы;  эскизы. Этому упрощенному изображению некоторого устройства в значительной степени присущи эвристические черты;  чертежи. Здесь уже конкретизированы внутренние и внешние связи моделируемого (проектируемого) устройства, его размеры;  графики;  полигональная модель в компьютерной графике как образ объекта, «сшитый» из множества многоугольников.  аналоговые модели. Позволяют исследовать одни физические явления или математические выражения посредством изучения других физических явлений, имеющих аналогичные математические модели;

47.Свойства моделей У модели отмечают некоторые свойства, присущие всем моделям. Перечислим их (в разных книгах эти свойства описываются по-разному). Модель не существует сама по себе. Она обязательно должна быть моделью чего-либо, что является по отношению к ней оригиналом. В качестве оригинала может выступать другая модель. Модель какого-либо объекта важна не сама по себе. Она создается с целью исследования этого объекта или для того, чтобы описать его, помочь получить представление о нем. Модель объекта должна быть проще и удобнее для исследования, чем сам объект. Например, чтобы в незнакомом городе добраться от вокзала до нужного пункта, проще сначала определить путь по карте этого города, чем пытаться отыскать его непосредственно. Во многих случаях модель оказывается необходимым средством познания. Например, чтобы получить представление о каком-либо историческом событии, пользуются его описанием; при исследовании экономических,демографических, социальных явлений применяют также числовые таблицы, диаграммы; чтобы яснее увидеть протекание быстрого или, наоборот, очень медленного процесса, пользуются замедленным или, соответственно, ускоренным просмотром его видеосъемки. Во всех этих случаях непосредственное наблюдение исследуемого объекта или процесса невозможно или неэффективно. Модель повторяет свойства моделируемого объекта приближенно. Неточное соответствие модели и объекта обусловлено более простым устройством модели по сравнению с оригиналом. Таким образом, приближенность соответствия модели является платой за ее простоту и удобство использования. Модель должна быть адекватной. Хотя модель повторяет свойства исследуемого объекта приблизительно, неточно, все же она должна быть похожей на оригинал (с практической точки зрения). Это качество модели и называется адекватностью. Чтобы быть адекватной, модель должна обладать всеми существенными свойствами объекта Существенность того или иного свойства объекта зависит от целей моделирования. Например, детская кукла повторяет форму человеческого тела. Манекен в.магазине одежды воспроизводит форму и размеры человеческого тела, а манекен в музее восковых фигур копирует с максимально возможной степенью внешний облик конкретного знаменитого человека. Все три предмета являются моделями человека, но создаются для разных целей, и поэтому копируют человека с разной степенью точности. Эти три модели не могут заменить одна другую, каждая из них хороша на своем месте. То же и с информационными моделями. Например, в компьютерных магазинах покупатели часто пользуются прайс-листами (списками цен) для ознакомления с ассортиментом и ценами продаваемых изделий. С точки зрения покупателя прайс-лист адекватно отражает то, что есть в магазине Но с точки зрения проведения магазинного учета прайс-лист не дает адекватного представления об имеющихся в магазине товарах; в нем отсутствует информация об имеющемсяколичестве товара каждою наименования, о его поставщике, времени поставки и пр.

Этапы моделирования Моделирование как процесс проходит несколько этапов. Сначала проводится предварительный этап системного анализа. На нем у моделируемого объекта (явления, процесса) выделяются составляющие его элементы и анализируются связи между ними. То есть при системном анализе определяется внутренняя структура объекта и он рассматривается как система элементов с иx взаимосвязями. Затем наступает этап формализации. На этом этапе информация об объекте, его структура, результаты системного анализа получают свою форму. Формализация по сути является созданием информационной модели. Затем начинается изучение (применение) модели, то естьсобственно моделирование

48.Классификация моделей Модели разнообразны, поэтому существуют различные классификации моделей Например, говорят о моделях физических, химических, биологических, экономических и т.д., имея в виду сферу их применения. Бывают и другие деления, например: модели подразделяют на статические и динамические, на детерминированные и вероятностные и т.д. Однако общей исчерпывающей классификации типов моделей не существует. С точки зрения информатики информационные модели классифицируют по методам их описания и по формам представления информации. Опишем некоторые наиболее важные виды информационных моделей. Наиболее распространены текстовые и графические модели. Текстовыми, или словесными, называются модели, в которых информация представляется в виде текста: словесно, буквами, цифрами, спецсимволами. Графическими называются модели, в которых основной объем информации представлен в графическом виде. К графическим моделям относится и художественная картина, и карта местности, и технический чертеж, и радиосхема, и математический график какой-либо функциональной зависимости. Совершенно особым и очень важным видом моделирования является математическое моделирование. Математическими называются модели, которые описывают объект математическими методами: числами, функциями, уравнениями и т.д. Таким образом, математическая модель может быть одновременно физической (или химической, биологической и пр.) моделью. Обычно математическая модель по форме представляет собой математическую задачу. Исследовать математическую модель — значит решить ее и, если надо, исследовать решение при различных начальных данных. Важностьматематического моделирования связана с тем, что только этот вид моделирования позволяет вычислить свойства или поведение объекта. Применение математики в практической деятельности осуществляется в форме математического моделирования.

труктурные модели Информационная модель становится более удобной для исследования, если форма представления ее информации соответствует структуре моделируемого объекта. Например, погоду за месяц можно было бы описать погодной сводкой примерно такими словами: «1 марта среднесуточная температура составила -2 градуса по Цельсию, было солнечно; 2 марта температура держалась около нуля, давление понизилось, стало облачно, подул ветер; 3 марта температура осталась без изменения, ветер усилился, пошел дождь со снегом...» Такое описание было бы обычной неструктурной текстовой моделью, так как информационная структура сводки не отражена в форме модели. Значительно удобнее информацию, содержащуюся в сводке, представить в табличном виде: Дата t° Осадки Облачность Примечания 01.03 -2 — Солнечно 02.03 0 — Облачно Давление понизилось 03.03 0 Дождь со снегом Облачно По признаку структурной организации информационных моделей выделяют табличные, иерархические и сетевые модели. Рассмотрим подробнее эти структуры организации информации.Табличными называют такие модели, у которых информация разбивается на однотипные блоки, расположенные в клетках некоторой таблицы. Примером может служить вышеприведенная таблица. Табличные модели как правило оказываются текстовыми, но необязательно. В клетках таблицы могут располагаться графики или картинки В иерархических моделях информация разбивается на блоки, соединенные друг с другом в виде дерева. Каждый блок является вершиной дерева определенного уровня. Иерархическую модель можно изобразить в виде так называемой графструктурной схемы. Например, фрагмент такой схемы:В сетевых моделях информация разбивается на блоки, соединенные друг с другом в виде графа. Сетевую модель также можно изобразить в виде графструктурной схемы, например: Деревоявляется частным случаем графа, поэтому сетевая структура по сравнению с иерархической является более мощным средством организации информации. Однако в сетевой модели с большим объемом информации поиск нужной информации может быть осложнен в связи с возможностью хождения по Кругу (по циклу графа). Динамические модели Во всех вышерассмотренных примерах информационные модели являются статическими, то есть не меняющимися во времени Существуют также динамические информационные модели. Динамическая информационная модель описывает некоторый информационный процесс, то есть процесс изменения информации. Один из важнейших классов таких моделей образуют алгоритмы. С точки зрения моделирования алгоритм — это описание процесса изменения информации, разделенное на отдельные команды, выполняемые некоторым исполнителем.Обычно при описании понятия алгоритм употребляют выражения вроде "система указаний исполнителю, четко и однозначно задающая процесс..." С точки зрения моделирования алгоритм — это прежде всего модель. Он описывает информационный процесс приближенно, не полностью. Например, данная программа не описывает точно, где именно на экране, каким цветом и каким шрифтом, с каким количеством десятичных знаков напечатать результат ее действия. Она описывает только существенную часть процесса получения нужных чисел. Программные средства обработки информационных моделей Как уже говорилось, компьютер является инструментом информационного моделирования. Поэтому для всех основных типов информационного моделирования созданы соответствующие программные инструменты. Представим в виде таблицы программные средства, ориентированные на работу с рассмотренными типами информационных моделей:Модели Программные средства Текстовые Текстовые редакторы Графические Графические редакторы Математические Математические среды, системы программирования Табличные Электронные таблицы, реляционные СУБД Иерархические Иерархические СУБД Сетевые Сетевые СУБД Алгоритмы Процедурные системы программированияЭта таблица тоже является моделью, поэтому соответствие моделей и программных средств она отображает лишь приблизительно. Например, в ней показчто для работы с табличными моделями специально созданы электронные таблицы и реляционные СУБД. На самом деле выбор конкретного программного средства зависит не только от типа модели, но и от других факторов. Например, представленная таблица небольшая по объему, поэтому ее удобнее выполнить в текстовом редакторе.