prosdo.ru
добавить свой файл
1
План:


1. Моделирование

2. Формальная и неформальная постановка задачи

3. Основные принципы формализации.

1. Моделирование

Человечество накопило богатый опыт моделирования различных объектов и процессов.

Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия (очень большие или очень маленькие объекты, очень быстрые или очень медленные процессы и др.).

В курсе географии первые представления о нашей планете Земля мы получаем, изучая ее модель - глобус,

В курсе физике изучаем работу двигателя внутреннего сгорания по его модели,

В химии при изучении строения вещества используем модели молекул и кристаллических решеток,

В биологии изучаем строение человека по анатомическим муляжам и др.

Модели играют чрезвычайно важную роль в проектировании и создании различных технических устройств, машин и механизмов, зданий, электрических цепей и т.д.. Без создания чертежа невозможно изготовить даже простую деталь.

В процессе проектирования зданий и сооружений кроме чертежей часто изготавливают макеты. В процессе разработки летательных аппаратов поведение их моделей в воздушных потоках исследуют в аэродинамической трубе.

Развитие науки невозможно без создания теоретических моделей (теорий, законов, гипотез и пр.), отражающих строение, свойства и поведение реальных объектов. Создание новых теоретических моделей иногда коренным образом меняет представление человечества об окружающем мире (гелиоцентрическая система мира Коперника, модель атома Резерфорда-Бора, модель расширяющейся Вселенной, модель генома человека и пр.) Адекватность теоретических моделей законам реального мира проверяется с помощью опытов и экспериментов.

Все художественное творчество фактически является процессом создания моделей. Например, такой литературный жанр, как басня, переносит реальные отношения между людьми на отношения между животными и фактически создает модели человеческих отношений. Практически любое литературное произведение может рассматриваться как модель реальной человеческой жизни.


Моделями, в художественной форме отражающими реальную действительность, являются также живописные полотна, скульптуры, театральные постановки и пр.

Моделирование - это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.

Модель - это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса

2. Формальная и неформальная постановка задачи

Модели бывают:

Модели материальные воспроизводят геометрические, физические и другие свойства объектов в материальной форме (глобус, анатомические муляжи, модели кристаллических решеток, макеты зданий и сооружений и др.)

Информационные модели представляют объекты и процессы в образной или знаковой форме.

Образные модели (рисунки, фотографии и др., учебные плакаты по различным предметам).

Знаковые модели строятся с использованием различных языков (знаковых систем) и может быть представлена в форме текста (программы на языке программирования), формулы (второй закон Ньютона F = m * a), таблицы (периодическая таблица элементов Д.И.Менделеева)

3. Основные принципы формализации.

С помощью формальных языков строятся формальные информационные модели (математические, логические и др.)

Модели, построенные с использованием математических понятий и формул, называются математическими моделями. Язык математики является совокупностью формальных языков: алгебра, геометрия, тригонометрия, теория множеств, теория вероятностей и др.

Язык алгебры позволяет формализовать функциональные зависимости между величинами. Так, Ньютон формализовал гелиоцентрическую систему мира, открыв законы механики и закон всемирного тяготения и записав их в виде алгебраических функциональных зависимостей.

Язык алгебры логики (алгебры высказываний позволяет строить формальные логические модели. С помощью алгебры логики можно записать простые и сложные высказывания, выраженные на естественном языке. Например: строить логические модели устройств компьютера (сумматора, триггера) и т.д.


Процесс построения информационных моделей с помощью формальных языков называется формализацией.

План:

1. Назначение и основные функции операционной системы

Процесс. Управление процессами

2. Семейство Microsoft Windows

Первые версии Windows

Поколение 9X

Поколение NT

1. Назначение и основные функции операционной системы

Операционная система - это комплекс взаимосвязанных системных программ, функциями которого является контроль использования и распределения ресурсов вычислительной системы и организация взаимодействия пользователя с компьютером.

Операционная система (ОС) играет роль связующего звена между аппаратурой компьютера и выполняемыми программами, а также пользователем.

Операционные системы, развиваясь вместе с ЭВМ, прошли длинный путь от простейших программ в машинных кодах размером всего в несколько мегабайт до современных, написанных на языках высокого уровня, размер которых исчисляется гигабайтами. Такой значительный рост размера операционных систем обусловлен, главным образом, стремлением разработчиков «украсить» операционную систему, расширить ее возможности, добавить возможности, изначально несвойственные операционным системам, а также сделать интерфейс пользователя интуитивным. Все эти попытки дали свои результаты, и положительные, и отрицательные. Главным результатом стало усложнение настройки и программного интерфейса при упрощении пользовательского.

MS-DOS -- одна из первых операционных систем и одна из самых известных. Пик популярности этой операционной системы приходится на 90-е годы, сейчас эта операционная система используется редко. Наибольшей популярностью в мире на данный момент пользуются операционные системы фирмы Microsoft. Их доля составляет около 90% среди всех операционных систем. Наиболее устойчивые системы этой фирмы основаны на технологии NT (Windows NT/XP/Vista).

Однако Windows, естественно, не единственная современная операционная система. У других современных ОС, например Linux, UNIX, OS/2, имеют свои преимущества и недостатки. Linux предоставляет наиболее совершенную защиту, чем Windows, и имеет более продуманный интерфейс; UNIX применяется там, где требуется высокая надежность систем. Большим недостатком OS/2 и UNIX является довольно скудный выбор программных средств, и здесь Windows выигрывает у остальных операционных систем.


Важной особенностью многих ОС является способность их взаимодействия друг с другом, посредством сети, что позволяет компьютерам взаимодействовать друг с другом, как в рамках локальных вычислительных сетей (ЛВС), так и в глобальной сети Интернет.

Управление процессами

Процесс -- это некоторая сущность, которая присутствует практически во всех ОС, это программа, использующая множество ресурсов. Если множества ресурсов, принадлежащих двум программам, совпадают, то в этом случае мы не можем говорить об этих программах, как о двух процессах, - это один процесс. Если у каждой программы есть свое множество ресурсов, причем, эти множества могут пересекаться, но не совпадать, то мы говорим о двух процессах.

В том случае, когда множества ресурсов нескольких процессов имеют непустое пересечение, то у нас возникает вопрос об использовании, так называемых, разделяемых ресурсов. Может быть несколько процессов, каждый из которых имеет в качестве своего ресурса устройство и в каждый момент времени может обратиться к этому ресурсу с заказом на какое-то действие. Синхронизация работы процессов иллюстрирует одну из функций ОС, заключающуюся в управлении функционированием процессов. Под управление процессами понимается:

1) Управление использованием времени центрального процессора. Это ещё иногда называют планированием ЦП, то есть управление тем, в какой момент времени какая из задач или какой из процессов будет владеть активностью ЦП: на какой из процессов будет работать ЦП.

2) Управление «подкачкой» и буфером ввода. Процессором обрабатывается несколько процессов, и перед нами стоит задача освободить реальную оперативную память для других задач. В этом случае возникает необходимость какие-то из обрабатываемых задач откачать на внешнее запоминающее устройство. Как более или менее выгодно организовать процесс откачки является одной из задач ОС. Если в системе образовывается масса задач, то вся вычислительная система не может принять для работы в мультипрограммном режиме все задачи. В этом случае образуется, так называемый, буфер ввода задач, или буфер ввода процессов, то есть буфер, в котором аккумулируются те процессы, которые ожидают начала своей обработки процессором. Возникает проблема очередности выбора процессов из этого буфера для начала обработки. Это задача планирования буфера.


3) Управление разделяемыми ресурсами. Имеется набор ресурсов, доступ к которым в определенные моменты времени организуется от имени различных процессов. Одна из функций, которая во многом определяет свойства ОС, это функция, обеспечивающая организацию взаимодействия процессов и использования общих ресурсов.

2. Семейство Microsoft Windows

Первые версии Windows

Первая версия Windows вышла в свет в конце 80-х годов и осталась совершенно незамеченной. Аналогичная участь постигла и следующую версию -- лишь версия Windows 3.0 (1992) сумела пробить себе дорогу и стать «продуктом года». А еще через два года были выпущены версии 3.1 и 3.11 (последняя включала такой значительный элемент, как полную поддержку мультимедиа и работу в локальной сети -- потому и носила уточняющее название Windows For Workgroups), окончательно утвердившие господство Windows.

Хотя вопрос о том, а были ли первые версии Windows полноценными операционными системами, до сих пор остается открытым. Ведь устанавливалась Windows поверх уже имеющейся на компьютере ОС DOS и лишь расширяла ее возможности. Фактически, она представляла собой лишь графическую оболочку, настройку над установленным на компьютере комплектом MS-DOS. Однако корпорация Microsoft с самого начала предпочитала позиционировать Windows как ОС.

Поколение 9х

Windows 95. Выход новой ОС, должен было состояться еще в 1994 году именно тогда появились официальные сообщения о завершении разработки новой ОС, получившей название Chicago. Однако время представления «Чикаго» постоянно откладывалось, корпорация Microsoft делала обнадеживающее заявление за заявлением. В августе 1995 года. Windows 95 все-таки вышла в свет. Причем сделала это с грандиозной, невиданной ранее рекламной.

Windows превратилась из графической надстройки для DOS в полноценную операционную систему. По крайней мере, так заявляли ее разработчики. На самом же деле все было сложнее: в качестве основы в Windows 95 по-прежнему использовалась добрая старая DOS. Чуть модернизированная, конечно, и не заявленная в качестве отдельного продукта. Впрочем, большинство потребителей такой вариант устраивал. Ведь у них оставалась возможность работать в привычном DOS-режиме, не загружая графическую оболочку Windows, -- и, следовательно, не расставаться с привычными DOS-программами.


Более того -- новая операционная система стала 32-разрядной. Все предыдущие версии DOS и Windows были 16-разрядными и, стало быть, не могли в полной мере использовать возможности даже процессоров семейства 386 и уж тем более -- новых процессоров Pentium. Конечно, в этом достоинстве крылись и некоторые неудобства -- специально под Windows пользователям пришлось заменять все свои Windows-программы на новые, 32-разрядные версии. Однако на практике переход оказался сравнительно легким -- уже в течение года были выпущены новые версии всех популярных программных продуктов. Но и старые 16-разрядные версии могли работать с новой ОС без всяких проблем.

Windows 98 и 98se. К работе над новой версией Windows Microsoft приступила сразу же после выхода Windows 95. Ожидалось, что новая ОС увидит свет в конце 1996 года и будет называться Memphis. Но этого не произошло ни в 1996, ни в 1997 годах. Только 25 июня 1998 года новая ОС Microsoft поступила в магазины. А примерно через месяц вышла в свет и русскоязычная версия Windows 98.

Основные изменения коснулись интерфейса -- теперь «Рабочий Стол» Windows 98 стал еще красивее, а главное -- он полностью интегрирован со средой Интернет. В новой ОС окончательно была стерта разница между файлами и папками на компьютере и объектами Всемирной Информационной Паутины (WorldWideWeb). Основным средством работы с файлами и папками в обоих случаях служит программа Internet Explorer.

Другое важное отличие Windows 98 от Windows 95 заключается в расширенных возможностях управления интерфейсом. Но есть и более важные для нас изменения -- во внутреннем устройстве ОС. Хотя основная начинка ОС осталась прежней, Windows 98 выигрывала у своей предшественницы за счет корректной работы с новыми комплектующими -- процессором Pentium II, графическим портом AGP, шиной USB, новыми моделями видеокарт, материнских плат, модемов и т. д. Наконец, Windows 98 содержала массу новых программ и утилит -- в первую очередь полный комплект программного обеспечения для работы в Интернет и утилиту конвертации файловой системы FAT16 в более новую версию FAT32.


Windows ME. Microsoft Windows Millennium Edition (Windows ME) - последняя эволюция операционных систем класса Windows 95-98, запущенная в серийное производство в 2000 году. Русская локализация Windows ME появилась на рынке программного обеспечения в ноябре 2000 года.

Windows Millennium Edition значительно отличается от семейства системных платформ Windows 9X, прежде всего тем, что в этой реализации Windows полностью отсутствует поддержка MS DOS - корректно запустить на компьютере, работающем под управлением этой системы, некоторые приложения DOS - уже весьма сложная задача. Windows ME тесно интегрирована с Internet Explorer 5.0, что сделало ее еще более ресурсоемкой, в комплект поставки по умолчанию включена большая часть элементов Microsoft Plus для Windows 98, базовый набор игр расширен новыми программами, позволяющими пользователю играть в сети Интернет с живыми соперниками, добавлен Windows Media Player 7.0, поддерживающий воспроизведение файлов множества новых аудио- и видеоформатов.

Поколение NT

Windows NT (New Technology). 32-разрядная Windows NT, первая версия которой появилась на рынке в 1993-м, а последняя - в 1998 году, с самого начала создавалась как сверхстабильная, надёжная система, рассчитанная, прежде всего, на работу. И в этом смысле Windows 98/ME может ей только позавидовать: случаи ошибок, крахов и «зависаний» при работе в Windows NT встречаются крайне редко. Происходит это потому, что в Windows NT разработано надёжное разделение работающих под её управлением программ, не дающее им «соревноваться» за ресурсы. В Windows 3.1/95/98/ME каждая из загруженных программ чувствовала себя в оперативной памяти полновластным хозяином. Нередко программы перезагружали процессор запросами на ресурсы, в результате чего ОС «зависала».

В отличие от Windows 98/ME, Windows NT запрещает безоговорочный доступ к ресурсам компьютера любым программам, пытающимся работать с «железом» напрямую. Это позволяет системе избежать конфликтов, однако в результате под NT отказываются любые программы, написанные под DOS, и многие созданные под Windows 95.


Следует учитывать и тот факт, что большая часть работы с NT проявляется лишь в сетевом режиме работы - т. е. в связке с другими компьютерами.

Windows 2000. Появившаяся на рынке в начале 2000 года операционная система Microsoft Windows 2000 представляет собой второе поколение операционных систем, построенных согласно архитектуре Windows NT. Она производится в трех модификациях: Windows 2000 Professional для ноутбуков, настольных систем и рабочих станций, Windows 2000 Server для серверных компьютеров и Windows 2000 Datacenter Server для больших серверных систем, рабочих станций крупных корпоративных сетей и специализированных банковских и файловых серверов.

Благодаря использованию усовершенствованной технологии NT, сочетающейся с объективной простотой интерфейса Windows 9.X, Windows 2000 обладает высокой надежностью и стабильностью, также она значительно легче поддается настройке и конфигурированию, чем предыдущие версии Windows. Это система Windows была признана одной из лучших, и до сих пор используется на многих компьютерах, несмотря на выход более новых версий ОС Windows.

Windows XP. Операционная система Microsoft Windows XP (от англ. eXPerience -- опыт), известна также под кодовым наименованием Microsoft Codename Whistler. Первоначально в планы корпорации Microsoft входила разработка двух независимых операционных систем нового поколения. Первый проект получил рабочее название Neptune, эта ОС должна была стать очередным обновлением Windows Millennium Edition, новой системой линейки Windows 9X. Второй проект, называвшийся Odyssey, предполагал создание ОС на платформе Windows NT, которая должна была придти на смену Windows 2000. Однако руководство Microsoft посчитало нецелесообразным рассредоточивать ресурсы на продвижение двух разных ОС, вследствие чего оба направления разработок были объединены в один проект - Microsoft Whistler. Возможно, именно благодаря этому решению Windows XP объединяет в себе достоинства уже знакомых пользователям операционных систем предыдущих поколений: удобство, простоту в инсталляции и эксплуатации ОС семейства Windows 98 и Windows ME, а также надежность и многофункциональность Windows 2000. В настоящее время Windows XP для настольных ПК и рабочих станций выпускается в трех модификациях: Home Edition для домашних персональных компьютеров, Professional Edition -- для офисных ПК и, наконец, Microsoft Windows XP 64bit Edition -- это версия Windows XP Professional для персональных компьютеров, собранных на базе 64-битного процессора Intel Itanium с тактовой частотой более 1 ГГц.


Для запуска Microsoft Windows XP необходим персональный компьютер, отвечающий следующим минимальным системным требованиям: процессор -- Pentium-совместимый, тактовая частота от 233 МГц и выше; объем оперативной памяти -- 64 Мбайт; свободное дисковое пространство -- 1,5 Гбайт.

Windows NET. Microsoft Windows.NET - это семейство серверных операционных систем, разработанных корпорацией Microsoft на основе Windows XP, которые пришли на смену Windows 2000 Server, Advanced Server и Datacenter Server. Windows.NET поставляется в вариантах Windows NET Server, Windows NET Advanced Server и Windows NET Datacenter Server. Соответственно, технические возможности этих версий операционных систем различны: например, Windows NET Server может адресовать четырехпроцессорные системы, Windows NET Advanced Server «умеет» работать с восьмипроцессорными компьютерами, а Windows NET Datacenter Server поддерживает машины, аппаратная конфигурация которых включает до 32 синхронно работающих процессоров.

Windows Vista. Эта версия Windows является самой новой ОС и вышла осень 2006 года, хотя бета- и пиратские версии стали появляться ещё с конца 2005 года. Всего выпущено семь вариантов Windows Vista, которые можно разбить на две группы - Home и Business.

Windows Vista Starter Edition доступна лишь на развивающихся рынках (как и XP Starter) и только в 32-битном варианте. Эта ОС допускает параллельную работу лишь трех приложений (окон), работу в сети Интернет (но без входящих сетевых соединений) и не представляет возможности входа под другим паролем.

Vista Home Basic ориентирована на массового пользователя и включает все основный компоненты, такие как Windows Firewall, Windows Security Center, Windows Movie Maker, фото библиотеку, Windows Media Player, Microsoft Office Outlook Express P2P Messenger, и многое другое.

Версия Windows Vista Home Premium рассчитана на продвинутых домашних пользователей и пользователей ноутбуков. Эта ОС, помимо всего перечисленного для Home Basic, поддерживает создание DVD видео, возможность создания конференций через P2P, автоматическую настройку Wi-Fi и роуминга, синхронизацию PC-2-PC, технологию Internet File Sharing. Также в Home Premium будет реализована поддержка HDTV, Tablet PC, Microsoft Mobility Center и других "мобильных" технологий. Для ПК это версия Windows Vista является самой популярной.


Windows Vista Pro занимает туже нишу, что и XP Pro, и предназначена для использования в компаниях любых размеров и типов организации. Здесь присутствует поддержка сетевых протоколов от "не-Microsoft", Encrypting File System (EFS)и многих других функций.

Вариант Vista Small Business представляет собой расширенную версию Vista Pro, включающую в свой состав утилиты резервирования данных, работы с факсом и сканером.

Высшей ступенью развития Pro-версии стала Windows Vista Enterprise, в состав которой входят компоненты Virtual PC, Multilanguage User Interface (MUI) и передовые технологии обеспечения безопасности.

Но при этом выпущен гибрид версии Home и Pro - Windows Vista Ultimate. Она стала самой "навороченной" из всех операционных систем когда-либо выпускавшихся для ПК. Она включает в себя утилиту Game Performance Tweaker, обеспечивающую более продуктивную работу программ, занимающих большое количество оперативной памяти, и поддерживает клубные онлайн сервисы. Эта версия ОС разрабатывается для наиболее продвинутых пользователей, геймеров, энтузиастов в сфере цифровых технологий и студентов, увлекающихся этой областью знаний.

Windows CE. Самая молодая из операционных систем Microsoft стоит особняком среди своих собратьев, хотя бы потому, что предназначена она исключительно для установки на «карманные» компьютеры (palm-top). Такие мини-компьютеры, появившиеся в конце 90-х годов, всего за несколько лет сумели завоевать популярность. Сегодня «электронными органайзерами» пользуются и деловые люди, постоянно находящиеся в разъездах, и студенты.

Практическая часть

Задание: Переведите числа. 311,168 10

Для перевода целой части необходимо умножить разряд числа на соответствующую ему степень разряда.

311 = 82*3 + 81*1 + 80*1 = 192 + 8 + 1 = 201

Для перевода дробной части необходимо разделить разряд числа на соответствующую ему степень разряда

16 = 8-1*1 + 8-2*6 = 0.21875


Задание: Переведите числа. 311,1682

Переводим целую часть числа. Заменяем каждый разряд на код из таблицы.Двоичная СС Восьмеричная СС

000 0

001 1

010 2

011 3

100 4

101 5

110 6

111 7

Получаем число:

3118 = 0110010012

Переводим дробную часть числа.

Получаем число:

168 = 0011102

Задание: Переведите числа. 311,168 16

Переводим целую часть числа. Заменяем каждый разряд на код из таблицы.Двоичная СС Восьмеричная СС

000 0

001 1

010 2

011 3

100 4

101 5

110 6

111 7

Получаем число:

3118 = 0110010012

Переводим дробную часть числа.

Получаем число:

168 = 0011102

Переводим целую часть числа. Для этого разделим исходный код на группы по 4 разряда.

0110010012 = 0000 1100 1001 2

Затем заменяем каждую группу на код из таблицы.Двоичная ССшестнадцатеричная СС

0000 0

0001 1

0010 2

0011 3

0100 4

0101 5

0110 6

0111 7

1000 8

1001 9

1010 A

1011 B

1100 C

1101 D

1110 E

1111 F

Получаем число:

0000 1100 1001 2 = 0C916

Переводим дробную часть числа. Для этого разделим исходный код на группы по 4 разряда.

0011102 = 0011 10002

Затем заменяем каждую группу на код из таблицы.

Получаем число:

0011 10002 = 3816