Вопросы ЮР (1). Классификация эвм. Области применения эвм. Обобщенная структура эвм
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
if else, назначение, принцип действия, его разновидности. Операционные системы ЭВМ. Назначение и основные функции. Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является основой для ПО более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями ОС принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы. Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов взаимодействия: - взаимодействие между пользователем с одной стороны и программным и аппаратным обеспечением ЭВМ с другой стороны, называемое интерфейсом пользователя; - взаимодействие между программным и аппаратным обеспечением, называемое аппаратно-программным интерфейсом; - взаимодействие между программным обеспечением разного уровня, называемое программным интерфейсом. ОС появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых далеко не все широко известны. Для одной и той же аппаратной платформы существует несколько ОС. Различия между ними рассматриваются в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту. ОС можно подразделить по типу аппаратного обеспечения, на котором ОС работают. Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или сетью Интернет. У Интернет-провайдеров обычно работают несколько серверов для того, чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах хранятся страницы веб-сайтов и обрабатываются входящие запросы. Unix и специальная серверная версия ОС Windows являются примерами серверных ОС. Теперь для этой цели стала использоваться и ОС Linux. Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров. Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются и повседневной работе. Основными ОС в этой категории являются Windows XP / Vista / 7, Apple MacOS и Linux. Другим видом ОС являются системы реального времени. Главным параметром таких систем является время. Например, в системах управления производством компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления оборудованием. Такие процессы должны удовлетворять жестким временным требованиям. Если по конвейеру передвигается автомобиль, то каждое действие должно быть осуществлено в строго определенный момент времени. Если сварочный робот сварит шов слишком рано или слишком поздно, то нанесет непоправимый вред изделию. Системы VxWorks и QNX являются ОС реального времени. Встроенные ОС используются в смартфонах, карманных компьютерах и бытовой технике. Карманный компьютер – это маленький компьютер, помещающийся в кармане и выполняющий небольшой набор функции, например, телефонной книжки и блокнота. Смартфон – это мобильный телефон, обладающий многими возможностями карманного компьютера. Встроенные микропроцессорные системы, управляющие работой устройств бытовой техники, не считаются компьютерами, но обладают теми же характеристиками, что и системы реального времени, и при этом имеют малые размер и память и ограничения мощности, что выделяет их в отдельный класс. Примерами таких ОС являются Google Andrоid и Apple iOS. Самые маленькие ОС работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор. На такие ОС накладываются очень жесткие ограничения по мощности процессора и памяти. Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие ОС выполняют более сложные функции. Основными функциями ОС являются: 1) распределение ресурсов ЭВМ между процессами – выделение процессам ресурсов ЭВМ в зависимости от их приоритета; 2) поддержание файловой системы – организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях; 3) обеспечение интерфейса пользователя – прием и выполнение команд пользователя. Оператор выбора switch, назначение, принцип действия. Оператор break. Оператор выбора switch позволяет выбрать один вариант хода решения задачи из нескольких в зависимости от значения выражения. Таким образом, обеспечивается многонаправленное разветвление в программе. Оператор switch может быть заменен оператором if. Однако, в некоторых случаях использование оператора switch может быть более эффективным, чем использование оператора if. Общая форма описания оператора выбора switch. Ключевые слова switch, case, break, default Общая форма записи оператора switch следующая switch (выражение) { case константа1: последовательность_операторов1; break; case константа2: последовательность_операторов2; break; ... case константаN: последовательность_операторовN; break; default последовательность_операторов; } где выражение – некоторое выражение целочисленного (int) или символьного типа (char); константа1, константа2, …, константаN – константные значения, с которыми сравнивается значение выражения. Константные значения должны быть целочисленного или символьного типа; последовательность_операторов1, последовательность_операторов2, …, последовательность_операторовN – соответствующая последовательность операторов (инструкций), которые связаны с соответствующим условием; последовательность_операторов – последовательность операторов, которая выполняется в случае, если не найдено ни одно совпадение значения выражения со значением констант. Оператор switch работает следующим образом. Сначала вычисляется значение выражение. Потом это значение последовательно сравнивается с константами из заданного списка. Как только найдено совпадение для одного из условий сравнения (ветвь case), выполняется последовательность инструкций, которые связаны с этим сравнением. Если не найдено ни одного совпадения, то выполняются операторы, которые следуют после ключевого слова default. Ключевое слово case используется для того, чтобы указать значение константы, при совпадении с которой значения выражения, будет выполняться соответствующая последовательность операторов. Операция break прерывает (заканчивает) выполнение кода, который определен инструкцией switch. Операции, которые размещены после ключевого слова default, выполняются в том случае, если ни одна из case-констант не совпадает с результатом вычисления switch-выражения. Ключевое слово default и соответствующая последовательность операторов могут быть опущены. В этом случае, если не выполняется ни одна из ветвей после слова case, выполнение передается следующему оператору, который следует за оператором switch. Особенности использования операции break в операторе switch В операторе switch операция break не является обязательной. Если операция break присутствует, то происходит выход из оператору switch и выполнение следующего за ним оператора. Если операция break в case-ветви отсутствует, тогда выполняются все операторы, которые связаны с данной case-ветвью, а также все операторы, которые следуют сразу после нее до тех пор, пока не встретится другая инструкция break или не будет достигнут конец switch-оператора. Центральные устройства ЭВМ: процессор и основная оперативная память. Центральный процессор – устройство для обработки данных и управления всеми устройствами машины. Оперативная память – упорядоченный набор ячеек. Единица – ячейка – байт – 8 двоичных разрядов. ЦП: состоит из УУ (управляющее устройство), АЛУ(арифметико-логическое устройство) и СОП(сверхоперативная память) Технические характеристики ЦП – количество операций в единицу времени. Процессор, или CPU (Central Processing Unit) – это устройство, в котором, собственно, и происходит обработка информации, т.е. реализуется основная функция компьютера. Процессор получает данные из оперативной памяти, обрабатывает их и возвращает обратно в оперативную память. Обменом данными между процессором и оперативной памятью управляет контроллер памяти, входящий в состав чипсета. В последнее время появились ПК, использующие высокопроизводительный интерфейс Hypertransport, успешно использовавшийся ранее в суперкомпьютерах и позволяющий эффективно реализовать многопроцессорные системы. При такой архитектуре контроллер памяти является составной частью процессора, что позволяет процессору взаимодействовать с памятью напрямую. Данные из памяти передаются процессору в специальные ячейки – регистры. Для того чтобы процессору запросить какие-либо данные из оперативной памяти, ему необходимо указать, где именно в оперативной памяти эти данные находятся. Местонахождение данных в оперативной памяти указывается с помощью адреса– порядкового номера байта оперативной памяти. Данные, расположенные в оперативной памяти, могут быть двух видов – собственно данные или коды команд процессора. Хотя в обоих случаях в памяти записано какое-то двоичное число, интерпретируется это число по-разному – команды и данные передаются по разным шинам на разные регистры. Для передачи адресов также предусмотрена отдельная шина и отдельная группа регистров. Таким образом, в обмене данными между процессором и памятью используется системная шина, состоящая из трех частей - адресной шины, шины команд и шины данных. Разрядность каждой из этих шин в значительной степени определяет производительность компьютера, но наиболее важна разрядность адресной шины, т.к. она определяет максимально возможное значение адреса оперативной памяти и, следовательно, максимальный объем оперативной памяти, с которой может работать процессор (объем адресуемой памяти). Если разрядность адресной шины равна, то объем адресуемой памяти равен байт, т.е. для 16-разрядной шины B = 64 kB, для 32-разрядной шины B = 4 GB, для 64-разрядной шины объем адресуемой памяти составляет16 млн. терабайт – больше, чем суммарный объем памяти всех компьютеров мира. Кроме разрядности шины (внешней разрядности) важна и емкость внутренних регистров (внутренняя разрядность процессора), определяющая количество бит, обрабатываемых любым автономным блоком процессора за 1 такт. В настоящее время большинство персональных компьютеров 32-разрядные, но появляются и 64-разрядные. Оперативная память, называемая также ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) или RAM (Random Access Memory, память с произвольным доступом) – это устройство, в котором находятся работающие в данный момент программы и данные для них. Любая программа перед выполнением должна быть загружена в оперативную память, после чего процессор сможет последовательно извлекать из памяти команды этой программы и выполнять их. Оперативная память, как и процессор, является необходимым устройством – без нее компьютер работать не сможет. Данные в оперативной памяти хранятся только во время работы компьютера, при его выключении оперативная память очищается. Оперативная память для ПК выполняется в виде модулей, представляющих собой набор микросхем, закрепленных на специальной плате с контактами. Модули памяти вставляются в специальные слоты на материнской плате. Тип модулей памяти должен быть согласован с типом материнской платы и с типом процессора. Форматные функции ввода и вывода scanf и printf. Основные элементы формата данных. Основной задачей программирования является обработка информации, поэтому любой язык программирования имеет средства для ввода и вывода информации. В языке Си нет операторов ввода-вывода. Ввод и вывод информации осуществляется через функции стандартной библиотеки. Прототипы рассматриваемых функций находятся в файле stdio.h. Эта библиотека содержит функции printf() — для вывода информации scanf() — для ввода информации. Вывод информации Функция printf() предназначена для форматированного вывода. Она переводит данные в символьное представление и выводит полученные изображения символов на экран. При этом у программиста имеется возможность форматировать данные, то есть влиять на их представление на экране. Общая форма записи функции printf(): printf("СтрокаФорматов", объект1, объект2, ..., объектn); СтрокаФорматов состоит из следующих элементов: управляющих символов; текста, представленного для непосредственного вывода; форматов, предназначенных для вывода значений переменных различных типов. Объекты могут отсутствовать. Управляющие символы не выводятся на экран, а управляют расположением выводимых символов. Отличительной чертой управляющего символа является наличие обратного слэша ‘\’ перед ним. Основные управляющие символы: ‘\n’ — перевод строки; ‘\t’ — горизонтальная табуляция; ‘\v’ — вертикальная табуляция; ‘\b’ — возврат на символ; ‘\r’ — возврат на начало строки; ‘\a’ — звуковой сигнал. Форматы нужны для того, чтобы указывать вид, в котором информация будет выведена на экран. Отличительной чертой формата является наличие символа процент ‘%’ перед ним: %d — целое число типа int со знаком в десятичной системе счисления; %u — целое число типа unsigned int; %x — целое число типа int со знаком в шестнадцатеричной системе счисления; %o — целое число типа int со знаком в восьмеричной системе счисления; %hd — целое число типа short со знаком в десятичной системе счисления; %hu — целое число типа unsigned short; %hx — целое число типа short со знаком в шестнадцатеричной системе счисления; %ld — целое число типа long int со знаком в десятичной системе счисления; %lu — целое число типа unsigned long int; %lx — целое число типа long int со знаком в шестнадцатеричной системе счисления; %f — вещественный формат (числа с плавающей точкой типа float); %lf — вещественный формат двойной точности (числа с плавающей точкой типа double); %e — вещественный формат в экспоненциальной форме (числа с плавающей точкой типа float в экспоненциальной форме); %c — символьный формат; %s — строковый формат. Ввод информации Функция форматированного ввода данных с клавиатуры scanf() выполняет чтение данных, вводимых с клавиатуры, преобразует их во внутренний формат и передает вызывающей функции. При этом программист задает правила интерпретации входных данных с помощью спецификаций форматной строки. Общая форма записи функции scanf( ): scanf ("CтрокаФорматов", адрес1, адрес2,...); Программное обеспечение ЭВМ. Состав и назначение. Программное обеспечение ЭВМ — это комплекс рабочих программ и инструкций к ним, обеспечивающих автоматическое функционирование вычислительной системы, а также решение различных прикладных задач. Состав программного обеспечения ЭВМ. В существующем программном обеспечении персональных ЭВМ выделяют следующие основные классы: операционные системы, сервисные программы и утилиты; инструментальные средства и системы программирования; прикладные системы и программы. Первые два класса программ еще обобщают как – системноепрограммное обеспечение. А прикладные системы и программы в целом образуют прикладное программное обеспечение. Тем самым определяется различие программных средств по их назначению и роли в технологическом и функциональном процессе работы с ЭВМ. Операционные системы - обслуживают работу аппаратных средств компьютера и дают возможности прикладным программам обращаться к внешним устройствам, а пользователю - в целом управлять работой машины через соответствующие команды. Сервисные программы и утилиты - обеспечивают наглядность, простоту и иные удобства в выполнении рутинных, каждодневных задач общего управления ЭВМ и обработки информации. Инструментальные средства и системы программирования- являются особой категорией среди всех классов программных средств. С их помощью создаются все другие программы. Эта категория программных средств аналогична средствам производства в промышленности: информация в виде текстовых, числовых, графических данных является сырьем для обработки указанными программами. Прикладные системы и программы - предназначены для решения конкретных информационных задач. Они являются законченными программными продуктами и обращены к самому распространенному кругу пользователей, которые не обязаны уметь программировать или даже глубоко знать устройство ЭВМ. Таким образом, все представленные виды программных средств действительно можно разделить на два больших класса - системное и прикладное программное обеспечение. Системное программное обеспечение ориентировано на решение задач управления системой аппаратных средств компьютера и выполнения типовых задач обмена информацией как пользователя с машиной, так и между отдельными устройствами ЭВМ. Решение же всех конкретных задач обработки информации на компьютере возложено на прикладное программное обеспечение, которое позволяет пользователям ЭВМ реализовывать их специфические и универсальные требования в обработке информации. Прикладные системы и программы предназначены для решения конкретных информационных задач, являются законченными программными продуктами и обращены к пользователям, которые в общем случае не обязаны уметь программировать или достаточно глубоко знать устройство ЭВМ. Виды прикладных программных средств - специализированные и широкого назначения. Специализированные созданы для конкретных уникальных или узкоспециализированных задач обработки информации. Поэтому они имеют довольно редкое применение на практике. Прикладные программы широкого назначения предназначены для реализации типовых задач обработки информации, встречающихся в самых различных направлениях деятельности человека. К числу основных видов прикладного программного обеспечения относятся: - программы обработки текстовой информации; - программы электронных таблиц; - программы управления базами и банками данных; - правовые базы данных; - бухгалтерские программы; - программы - переводчики; - издательские системы; - программы обработки графической информации; - интегрированные пакеты прикладных программ и др. В каждом из этих видов могут встречаться программы специализированные и широкого назначения. Программные средства, разработанные на высоком уровне с предоставлением пользователю широких возможностей в конкретной области обработки информации, получили название программные процессоры. Например, текстовые процессоры, табличные процессоры и т.д. Условная функция. Оператор перехода |