Контрольная работа по информатике вариант 7. контрольная работа. Контрольная работа по дисциплине Информатика студент группы шифр Проверил Прокопьевск 2019
 Скачать 106.2 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т. Ф. Горбачева» Филиал КузГТУ Контрольная работа по дисциплине: «Информатика» Выполнил: студент группы шифр: Проверил: Прокопьевск 2019 Вариант 7 Физическая и логическая структура магнитного диска. Дефрагментация магнитного диска. Магнитный диск представляет собой кольцо из алюминиевого сплава (жесткий диск) или из полимерного материала (гибкий диск), на поверхность которого нанесено магнитное покрытие (рис.). За внутреннее отверстие магнитный диск крепится на устройстве вращения.  Запись и считывание информации осуществляет магнитная головка (head), которая может занимать одно из фиксированных положений на радиусе диска или на кривой, близкой к радиусу. Ширина хода головки составляет примерно 1 дюйм (2.54 см) для диска диаметром 3.5 дюйма. При вращении диска и фиксированном положении головки на поверхности диска остается воображаемый след движения головки, называемый дорожкой (track). Так как головка может занимать множество фиксированных положений, на диске существует множество дорожек, образующих концентрические круги небольшой ширины. Так, для гибкого диска 3.5 дюйма число дорожек составляет 80-83, для жесткого диска число дорожек имеет порядок 1000. Каждой дорожке присвоен порядковый номер, начиная от нулевой дорожки, расположенной у внешнего края диска. Для дискета 3.5 дюйма, например, рабочие дорожки имеют номера от 0 до 79. При относительном перемещении головки и диска вследствие намагниченности поверхности диска в головке индуцируется электрический ток, который может быть усилен и использован для считывания информации с дорожки. Наоборот, если по катушке головки пропустить электрический ток, то на поверхности диска, на дорожке, поверхность диска приобретает некоторую намагниченность, и информация таким образом запоминается. За время одного полного оборота диска с дорожки может быть считан (или записан на нее) поток информационных элементов (битов), который можно использовать непосредственно для считывания/записи информации, однако вся длина дорожки делится на равные части (за исключением последней, которая чуть длиннее), называемые секторами (sector). Начало и конец каждого сектора определяется углом поворота диска относительно магнитной головки, так что все дорожки поделены на секторы одинаковым образом (радиальные линии на рисунке). Из-за того, что длина сектора на внутренних дорожках меньше, чем на наружных, плотность записи информации на них выше, потому что все секторы имеют одинаковое количество информационных элементов. Для уменьшения влияния номера дорожки на длину сектора число секторов на дорожках может уменьшаться по мере приближения к центру диска. Для пользователя диска (для файловой системы) это происходит незаметно, так как внутренний контроллер диска выполняет пересчет секторов с тем, чтобы внешне структура диска выглядела как равномерная. Кроме того, секторы каждой последующей дорожки сдвигают относительно предыдущей для увеличения скорости доступа. Так как при непрерывном чтении секторов требуется переходить с дорожки на дорожку, то после перехода, на которое требуется некоторое время, под головкой оказывается не первый сектор следующей дорожки, а какой-то другой, из-за чего требуется сделать почти полный оборот диска для того, чтобы продолжить непрерывную передачу данных. В целом структуру, показанную на рис. 1, имеют, пожалуй, только дискеты. Сектором называют как сегмент круга, так и часть дорожки, попадающую в этот сегмент. На рис. темным цветом выделен сектор как часть дорожки. Секторы также пронумерованы. Номер первого сектора равен 1. На рисунке номера секторов проставлены у отверстия для крепления диска. Начало и конец каждого сектора на дорожке отмечаются на самой дорожке специальными маркерами (последовательностями бит), которые записываются во время операции низкоуровневого форматирования, которая обязательно должна быть выполнена перед первым использованием магнитного диска. В эти маркеры записывается адрес сектора и служебная информация для настройки скорости и синхронизации читающего устройства. При помощи адреса сектора управляющее диском устройство проверяет правильность установки головки на дорожку и определяет нужный сектор. Сектор дорожки является самой важной частью структуры диска, потому что чтение и запись информации производится секторами. Нельзя прочитать или записать информацию объемом меньше сектора. Файловая система с этой точки зрения является секторно-ориентированной, так как функции для чтения и записи информации на диск используют обращение к секторам. Для увеличения емкости дискового устройства используют обе стороны диска, а в жестких дисках часто используют несколько дисков, насаженных на одно устройство вращения (шпиндель). У каждой рабочей поверхности каждого диска есть своя головка чтения-записи, и все головки составляют один блок. Поэтому перемещение головок происходит одновременно, хотя считывание или запись информации в один момент времени производит только одна головка. Для выбора той или иной головки они пронумерованы от нуля. На жестком диске самая верхняя головка нулевая. На гибком диске нулевая головка нижняя. Иногда вместо термина головка используют термин поверхность. Для обращения к конкретному сектору диска нужно выбрать номер дорожки, номер головки и номер сектора. Эти три величины называют физическим адресом сектора. На практике вместо номера дорожки используют номер цилиндра. Цилиндр - это совокупность всех дорожек (на всех поверхностях всех дисков) с одинаковым номером (перемещение блока головок в определенную позицию выбирает множество дорожек с одинаковым радиусом). Секторы, на которые поделена вся поверхность магнитного диска, называют абсолютными физическими секторами. Файловая система обращается к абсолютным физическим секторам по их порядковому (линейному) номеру, который формируется следующим образом: Все секторы цилиндра 0: Все секторы головки 0 Все секторы головки 1 . . . Все секторы последней головки Все секторы цилиндра 1: Все секторы головки 0 Все секторы головки 1 . . . Все секторы последней головки . . . Все секторы последнего цилиндра: Все секторы головки 0 Все секторы головки 1 . . . Все секторы последней головки Номер первого абсолютного физического сектора - 0. При обращении к диску файловая система пересчитывает номер сектора в его физический адрес. Порядковый номер сектора является логическим адресом. Абсолютный сектор 0 имеет важное значение в структуре диска - его существование на диске предполагается однозначно. Поэтому нулевой сектор диска предназначен для хранения информации о самом диске. Эта информация имеет отношение не к физической, а к логической организации диска. Если нельзя прочитать сектор 0 диска, можно сказать, что диска для файловой системы не существует, хотя при помощи специализированных программ можно прочитать его содержимое. Например, порча нулевой дорожки дискета приводит к невозможности прочитать дискет средствами файловой системы. Однако при помощи утилиты Disk Editor пакета Norton Utilities можно прочитать секторы диска и скопировать их в виде файлов. Логическая структура диска описывает распределение абсолютных физических секторов. Это распределение зависит от того, является ли диск жестким или гибким, а также от количества логических дисков, размещенных на поверхности физического диска. Нулевой сектор жесткого магнитного диска содержит главную загрузочную запись (MBR - Master Boot Record), предназначенную для старта компьютера. Она содержит первичный загрузчик ОС и таблицу разделов жесткого диска (partition table). Предполагается, что диск может быть поделен на части, называемые разделами (partition) для лучшей организации файлов и для обеспечения возможности установки нескольких операционных систем. Разделы можно рассматривать как логические диски, разделяющие пространство физического диска.  Каждый из 4-х возможных разделов диска имеет независимую файловую систему. В зависимости от типа раздела, логический диск имеет операционную систему, которая может стартовать компьютер, или является просто логическим диском с данными. Всего на жесткий диск может быть установлено до 4-х разных операционных систем. Выбор той или иной ОС при старте компьютера происходит по признаку активного раздела, установленному в таблице разделов для соответствующей ОС. При старте компьютера загрузчик BIOS читает MBR и исполняет ее. Просматривая записи таблицы разделов, MBR определяет, какой из разделов активный, берет из таблицы адрес нулевого сектора этого раздела, загружает его в память и передает ему исполнение. В секторе 0 логического диска выбранного раздела должен находиться начальный загрузчик ОС, расположенной на этом диске. Таким образом, возникает иерархия загрузчиков: загрузчик MBR - загрузчик ОС активного раздела. Если на диске один раздел, можно исключить загрузчик MBR, разместив логический диск на всей поверхности диска, а в секторе 0 - начальный загрузчик ОС. Такая организация диска присуща, например, дискетам. Таблица разделов состоит из 4-х записей, называемых дескрипторами разделов. Дескриптор содержит физические адреса первого и последнего сектора раздела, и таблица разделов определяет, таким образом, распределение дискового пространства. Эта информация является чрезвычайно важной для работы с физическим диском. Понятие дефрагментации связано с процессом записи файлов на диск. Файлы на чистый диск пишутся подряд, занимая кластеры, идущие друг за другом. Однако уже после нескольких операций удаления файлов появляются короткие цепочки кластеров, окруженные занятыми кластерами. При записи очередного файла используются именно эти кластеры, а файл будет располагаться в кластерах, разбросанных по поверхности диска. По мере использования жесткого диска распределение дискового пространства между файлами становится все более хаотичным, и в таких случаях говорят, что диск фрагментирован. Данные с фрагментированного диска читаются более медленно, так как для последовательного чтения файла приходится часто менять положение магнитных головок. Изменение фрагментированной структуры диска позволяет сократить время, затрачиваемое на передвижение магнитных головок, и тем самым ускорить работу компьютера в целом. Дефрагментация (т.е. улучшение структуры фрагментированного диска) производится перемещением фрагментов файлов в новое место, где они могут идти друг за другом подряд, занимая следующие друг за другом кластеры. В процессе перемещения фрагментов файлов используются свободные кластеры. Чем больше на диске свободного пространства перед началом фрагментации, тем проще проводить дефрагментацию. Желательно иметь не менее 10% рабочего пространства. Для дефрагментации диска можно использовать разные алгоритмы. Самое простое - добиться, чтобы каждый файл имел непрерывную цепочку кластеров. В этом случае каждый конкретный файл будет читаться быстрее. Дополнительный эффект можно получить, уточнив не только положение каждого файла в отдельности, но и взаимное расположение файлов, учитывающее порядок их использования. Так, в Windows при дефрагментации можно дополнительно задать перемещение часто используемых папок и файлов в начало дискового пространства, а редко используемых - в конец. Это сокращает количество перемещений магнитных головок через всю поверхность диска. Локальные и сетевые ресурсы. Разделение ресурсов в сети. Сетевой сервис. К локальным pесуpсам относятся: сетевой контpолеp, котоpый позволяет обмениваться инфоpмацией с локальной сетью, кpоме того может быть жесткий диск, теpминал и клавиатуpа обязательно, опеpативная память. К сетевым pесуpсам относятся часто общий пpинтеp, сканеp, модем, жесткий диск сеpвеpа и т.п. Разделение ресурсов. Разделение ресурсов позволяет экономно использовать ресурсы, например, управлять периферийными устройствами, такими как лазерные принтеры, со всех присоединенных рабочих станций. Разделение данных. Разделение данных предоставляет возможность доступа и управления базами данных с периферийных рабочих мест, нуждающихся в информации. Разделение программных средств. Разделение программных средств предоставляет возможность одновременного использования централизованных, ранее установленных программных средств. Разделение ресурсов процессора. При разделении ресурсов процессора возможно использование вычислительных мощностей для обработки данных другими системами, входящими в сеть. Предоставляемая возможность заключается в том, что на имеющиеся ресурсы не «набрасываются» моментально, а только лишь через специальный процессор, доступный каждой рабочей станции. Сетевые сервисы – это службы, которые объединяют пользователей в группы и позволяют им совместно заниматься различными видами деятельности. Наиболее ярким примером сервиса являются сайты, которые помогают пользователям сети Интернет находить информацию по определенным критериям отбора, дают все инструменты для ее обработки и обмена с другими участниками информационного пространства. В современном мире каждый человек, независимо от возраста, вкусовых предпочтений и других критериев, может найти для себя площадки, которые помогут ему учиться, общаться с товарищами по интересам и работать – набор сервисов очень разнообразный и широкий. Совокупность серверной и клиентской частей ОС, предоставляющих доступ к конкретному типу ресурса компьютера через сеть, называется сетевой службой. В приведенном выше примере клиентская и серверная части ОС, которые совместно обеспечивают доступ через сеть к файловой системе компьютера, образуют файловую службу. Говорят, что сетевая служба предоставляет пользователям сети некоторый набор услуг. Эти услуги иногда называют также сетевым сервисом (от англоязычного термина «service»). Необходимо отметить, что этот термин в технической литературе переводится и как «сервис», и как «услуга», и как «служба». Хотя указанные термины иногда используются как синонимы, следует иметь в виду, что в некоторых случаях различие в значениях этих терминов носит принципиальный характер. Далее в тексте под «службой» мы будем понимать сетевой компонент, который реализует некоторый набор услуг, а под «сервисом» - описание того набора услуг, который предоставляется данной службой. Таким образом, сервис - это интерфейс между потребителем услуг и поставщиком услуг (службой). Каждая служба связана с определенным типом сетевых ресурсов и/или определенным способом доступа к этим ресурсам. Например, служба печати обеспечивает доступ пользователей сети к разделяемым принтерам сети и предоставляет сервис печати, а почтовая служба предоставляет доступ к информационному ресурсу сети - электронным письмам. Способом доступа к ресурсам отличается, например, служба удаленного доступа -- она предоставляет пользователям компьютерной сети доступ ко всем ее ресурсам через коммутируемые телефонные каналы. Для получения удаленного доступа к конкретному ресурсу, например к принтеру, служба удаленного доступа взаимодействует со службой печати. Наиболее важными для пользователей сетевых ОС являются файловая служба и служба печати. Среди сетевых служб можно выделить такие, которые ориентированы не на простого пользователя, а на администратора. Такие службы используются для организации работы сети. Например, служба Bindery операционной системы Novell NetWare 3.x позволяет администратору вести базу данных о сетевых пользователях компьютера, на котором работает эта ОС. Более прогрессивным является подход с созданием централизованной справочной службы, или, по-другому, службы каталогов, которая предназначена для ведения базы данных не только обо всех пользователях сети, но и обо всех ее программных и аппаратных компонентах. В качестве примеров службы каталогов часто приводятся NDS компании Novell и StreetTalk компании Banyan. Другими примерами сетевых служб, предоставляющих сервис администратору, являются служба мониторинга сети, позволяющая захватывать и анализировать сетевой трафик, служба безопасности, в функции которой может входить, в частности, выполнение процедуры логического входа с проверкой пароля, служба резервного копирования и архивирования. От того, насколько богатый набор услуг предлагает операционная система конечным пользователям, приложениям и администраторам сети, зависит ее позиция в общем ряду сетевых ОС. Сетевые службы по своей природе являются клиент- серверными системами. Поскольку при реализации любого сетевого сервиса естественно возникает источник запросов (клиент) и исполнитель запросов (сервер), то и любая сетевая служба содержит в своем составе две несимметричные части -- клиентскую и серверную (рис. 2.2). Сетевая служба может быть представлена в операционной системе либо обеими (клиентской и серверной) частями, либо только одной из них.  Рис. 2.2. Клиент-серверная природа сетевых служб Обычно говорят, что сервер предоставляет свои ресурсы клиенту, а клиент ими пользуется. Необходимо отметить, что при предоставлении сетевой службой некоторой услуги используются ресурсы не только сервера, но и клиента. Клиент может затрачивать значительную часть своих ресурсов (дискового пространства, процессорного времени и т. п.) на поддержание работы сетевой службы. Например, при реализации почтовой службы на диске клиента может храниться локальная копия базы данных, содержащей его обширную переписку. В этом случае клиент выполняет большую работу при формировании сообщений в различных форматах, в том числе и сложном мультимедийном, поддерживает ведение адресной книги и выполняет еще много различных вспомогательных работ. Принципиальной же разницей между клиентом и сервером является то, что инициатором выполнения работы сетевой службой всегда выступает клиент, а сервер всегда находится в режиме пассивного ожидания запросов. Например, почтовый сервер осуществляет доставку почты на компьютер пользователя только при поступлении запроса от почтового клиента. Обычно взаимодействие между клиентской и серверной частями стандартизуется, так что один тип сервера может быть рассчитан на работу с клиентами разного типа, реализованными различными способами и, может быть, разными производителями. Единственное условие для этого - клиенты и сервер должны поддерживать общий стандартный протокол взаимодействия. Составить программу для решения задачи Коши методом Эйлера для исходных данных, задаваемых перед просчетом. Представленная ниже программа реализует метод Эйлера решения задачи Коши для системы дифференциальных уравнений. Функция уравнения задаётся подпрограммой f(x), точное решение – подпрограммой ft(x). Пользователь вводит интервал поиска решения [A,B], число шагов N, начальное значение Y(0). Программа выводит найденное решение и оценивает его максимальную погрешность. {Решение задачи Коши методом Эйлера} program Eyler; uses crt; {модуль управления экраном} var i,n:integer; a,b,h,x,x0,y,y0,eps,emax:real; function f(x,y:real):real; {функция уравнения} begin f:=y/x-4/sqr(x); end; function ft(x:real):real; {функция точная} begin ft:=2/x; end; begin clrscr; {очистить экран} writeln ('Решение задачи Коши методом Эйлера'); writeln ('Уравнение dy/dx=y/x-4/sqr(x)'); write ('Введите интервал поиска решения [A,B]: '); read (a,b); write ('Введите число шагов N: '); readln (n); h:=(b-a)/n; x0:=a; write ('Введите начальное значение Y(0): '); read(y0); y:=y0; x:=x0; emax:=0; {макс. отклонение} writeln ('X':19,'Y':19,'Eps':19); for i:=1 to n+1 do begin y:=y+h*f(x,y); {делаем шаг метода} eps:=abs(y-ft(x)); if eps>emax then emax:=eps; {оцениваем макс. погрешность} writeln (x:19:8,y:19:8,eps:19:8); x:=x+h; end; writeln ('Pmax=',emax:19:8); reset (input); readln; end. Вот примеры вывода этой программы. Решение задачи Коши методом Эйлера Уравнение dy/dx=y/x-4/sqr(x) Введите интервал поиска решения [A,B]: 1 3 Введите число шагов N: 10 Введите начальное значение Y(0): 2 X Y Eps 1.00000000 1.60000000 0.40000000 1.20000000 1.31111111 0.35555556 1.40000000 1.09024943 0.33832200 1.60000000 0.91403061 0.33596939 1.80000000 0.76867599 0.34243512 2.00000000 0.64554359 0.35445641 2.20000000 0.53894011 0.37015080 2.40000000 0.44496290 0.38837043 2.60000000 0.36084762 0.40838315 2.80000000 0.28458163 0.42970408 3.00000000 0.21466485 0.45200181 Pmax= 0.45200181 ... Введите число шагов N: 10000 ... X Y Eps ... 2.99999999 0.66623701 0.00042965 Pmax= 0.00042965 Список литературы Максимов, Н.В. Архитектура ЭВМ и вычислительных систем [Текст]: учебник / Н.В. Максимов, Т.Л. Партыка, И.И.Попов. - М.: ИНФРА-М, 2005г. - 512с. Новиков, Ю. Персонаьное компьютеры : аппаратура,системы, Интернет.Учебный курс [Текст] / Ю. Новиков , А. Черепанов . – СПб.: Питер , 2002г. - 480 с. Хлебников, А.А. Информационные технологии: Учебник / А.А. Хлебников. - М.: КноРус, 2014. - 472 c. https://studopedia.ru/6_2196_defragmentatsiya-diska.html http://www.newreferat.com/ref-25649-4.html http://pers.narod.ru/algorithms/pas_eyler.html |