Задание 1.
Операционная система. Функции операционных систем. Понятие файла, файловой структуры. Операционная система Windows: организация хранения файлов на дисках.
Операционная система — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.
Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.
В функции операционной системы входит:
¾ осуществление диалога с пользователем;
¾ ввод-вывод и управление данными;
¾ планирование и организация процесса обработки программ; распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);
¾ запуск программ на выполнение;
¾ всевозможные вспомогательные операции обслуживания;
¾ передача информации между различными внутренними устройствами;
¾ программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).
Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера. В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:
¾ однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;
¾ однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать;
¾ однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на "свою" задачу;
¾ многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.
В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.
Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:
¾ программы управления вводом/выводом;
¾ программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;
¾ процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе.
Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:
¾ обращаться к каталогу;
¾ выполнять разметку внешних носителей;
¾ запускать программы;
... другие действия.
Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы.
Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы — драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.
Файл (англ. file —папка) — это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др. Файловая система — это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.
Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях — магнитных дисках или CD-ROM. Каждый файл занимает некоторое количество блоков дисковой памяти. Обычная длина блока — 512 байт. Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы, называемый драйвером файловой системы. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге — оглавлении файлов.
Каталог (иногда называется директорией или папкой) доступен пользователю через командный язык операционной системы. Его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.
Каталог может иметь собственное имя и храниться в другом каталоге наряду с обычными файлами: так образуются иерархические файловые структуры. Драйвер файловой системы обеспечивает доступ к информации, записанной на магнитный диск, по имени файла и распределяет пространство на магнитном диске между файламиК файловой системе имеет доступ также и любая прикладная программа, для чего во всех языках программирования имеются специальные процедуры.
Понятие файла может быть обращено на любой источник или потребитель информации в машине, например, в качестве файла для программы могут выступать принтер, дисплей, клавиатура и др.
Структура файловой системы и структура хранения данных на внешних магнитных носителях определяет удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам и т.д.
Навигация по файловой структуре является одной из наиболее используемых функций операционной системы. Удобство этой операции часто воспринимают как удобство работы с операционной системой. В операционных системах, имеющих интерфейс командной строки, навигацию осуществляют путем ввода команд перехода с диска на диск или из каталога в каталог. В связи с крайним неудобством такой навигации, широкое применение нашли специальные служебные программы, называемые файловыми оболочками. Как и операционные системы, файловые оболочки бывают неграфическими и графическими. Наиболее известная неграфическая файловая оболочка для MS-DOS — диспетчер файлов Norton Commander, а роль графической файловой оболочки для MS-DOS в свое время исполняли программы Windows 1.0 и Windows 2.0, которые постепенно развились до понятия операционной среды (в версиях Windows 3.x) и далее до самостоятельной операционной системы (Windows 95/98).
Загрузочная запись
Одна из наиболее значимых информационных структур логического диска — его загрузочная запись. Она располагается в первом секторе диска (с появлением Windows 95 OSR2 при использовании FAT32 загрузочная запись размещается в нескольких секторах).
Назначение данной записи — загрузка ОС и организация хранения данных. Если логический диск является системным, то в его первом секторе имеется код загрузки ОС, управляющийся от MBR (Master boot record). Его задача — загрузка основных файлов ОС и передача им управления; в Windows 9х такими файлами будут io.sys и msdos.sys.
Если не существует загрузочной записи, то она создается и заполняется программой FORMAT. Но если она уже есть, то утилита FORMAT будет использовать ее информацию.
Таблица размещения файлов
Следующая ступень организации хранения данных на жестком диске — FAT (File Allocation Table — таблица размещения файлов). Она, как правило, представлена в двух экземплярах, следующих друг за другом и содержащих одинаковую информацию (при условии, что все в порядке). Нужно помнить, что операционные системы DOS и Windows не различают цилиндры, головки и физические секторы диска, который для этих ОС предстает в виде непрерывной последовательности логических секторов или кластеров (группы смежных секторов). Система MS-DOS до версии 7.0 включительно и система Windows могли распознать 65 536 логических блоков на диске. Начиная с Windows 95 OSR2, появилась возможность использовать для нумерации логических элементов на диске 32-разрядные данные, а значит, число адресуемых элементов теоретически возросло до 4 294 967 295. Для DOS до версии 3.х включительно размер логического блока равнялся 512 байтам, т. е. размеру физического сектора. Видимо, поэтому появилось понятие «логический сектор», используемое и поныне. Наибольшая емкость диска, с которым могла работать DOS, составляла 32 Мбайт. Но был найден выход: объединять логические секторы в группы — так называемые кластеры. Под этим термином понимается группа таких смежных секторов, которым соответствует одно значение адреса. Если увеличить размер кластера, то можно будет работать с большими разделами, оставаясь в рамках 16-разрядной адресаци
Идея FAT очень проста. Все пространство логического диска разбивается на кластеры, размер которых зависит от емкости диска. Затем составляется таблица, каждому элементу которой соответствует элемент дискового пространства — кластер. Эта таблица линейная: индекс ячейки соответствует номеру кластера.
Если исключить резервирование кластеров, то максимальное число адресуемых кластеров в FAT16 — 65 526, в FAT32 — 4 294 377 472. Последние четыре разряда каждой записи FAT32 пока зарезервированы.
Корневой каталог
Логически корневой каталог служит оглавлением — это следующая за второй FAT область на логическом диске, являющаяся последовательностью 32-байтовых записей. Каждая из последних может быть каталогом, именем файла (в том числе и длинным), а также меткой тома. Нужно сразу отметить, что, в отличие от FAT32, в FAT16 размер корневого каталога зафиксирован.
В FAT16 таких записей 512. Легко подсчитать: 512х32 = 16 384 байта, или 32 сектора. При использовании FAT32 корневой каталог рассматривается как обычный каталог и его размер растет по мере необходимости.
Под файлом данных понимается поименованная последовательность байтов. Причем ИМЯ хранится отдельно от этой последовательности. Операционная система работает с данными через ИМЯ, которое есть 32-байтовая запись. В ней закодированы текстовое имя, размер, дата, время, атрибуты и номер первого кластера.
Несколько слов об атрибутах файлов. Вот основные из них: «только чтение», «скрытый», «системный», «метка тома», «подкаталог», «архивный». Атрибут «подкаталог» сообщает ОС, что данная запись относится к подкаталогу, атрибут «метка тома» — к метке тома. Остальные атрибуты относятся к файлам данных и указывают, как система должна с ними работать.
Задание 2.
Формулировка задания:
1. Выполнить задание, общее для всех вариантов.
2. В ячейке F14 рассчитать наименьшее значение фактического выпуска Изделия Б.
3. В ячейке F15 рассчитать количество лет, за которые фактический выпуск Изделия А составил меньше 50000 руб.
4. Построить гистограмму, характеризующую соотношение по годам значений фактического выпуска Изделия А, Изделия Б, Изделия В (на одной диаграмме три ряда данных).
Расчетная таблица:
Диаграмма:
Описание формул, используемых в расчетах:
1) СУММ()
: суммирует все числа в интервале ячеек.
Синтаксис
СУММ(число1; число2; ...)
Число1, число2, ... — от 1 до 30 аргументов, для которых требуется определить итог или сумму.
2) Если()
: возвращает одно значение, если заданное условие при вычислении дает значение ИСТИНА, и другое значение, если ЛОЖЬ.
Функция ЕСЛИ используется при проверке условий для значений и формул.
Синтаксис
ЕСЛИ(лог_выражение; значение_если_истина; значение_если_ложь)
Лог_выражение — это любое значение или выражение, принимающее значения ИСТИНА или ЛОЖЬ. Например, F3>=B3 — это логическое выражение; если значение в ячейке F3 больше или равно значению в ячейке B3, то выражение принимает значение ИСТИНА. В противном случае — ЛОЖЬ.
Значение_если_истина — это значение, которое возвращается, если лог_выражение равно ИСТИНА. Например, если этот аргумент — строка «выполнен» и лог_выражение равно ИСТИНА, тогда функция ЕСЛИ отобразит текст «выполнен».
Значение_если_ложь — это значение, которое возвращается, если лог_выражение равно ЛОЖЬ. Например, если этот аргумент — строка «не выполнен» и лог_выражение равно ЛОЖЬ, то функция ЕСЛИ отобразит текст «не выполнен»..
3) СРЗНАЧ():
возвращает среднее (арифметическое) своих аргументов.
Синтаксис
СРЗНАЧ(число1; число2; ...)
Число1, число2, ... — это от 1 до 30 аргументов, для которых вычисляется среднее.
4) МИН():
возвращает наименьшее значение в списке аргументов.
Синтаксис
МИН(число1;число2; ...)
Число1, число2, ... — от 1 до 30 чисел, среди которых требуется найти наименьшее.
5) СЧЕТЕСЛИ(): подсчитывает количество ячеек внутри диапазона, удовлетворяющих заданному критерию.
Синтаксис
СЧЁТЕСЛИ(диапазон;критерий)
Диапазон — диапазон, в котором нужно подсчитать ячейки.
Критерий — критерий в форме числа, выражения или текста, который определяет, какие ячейки надо подсчитывать. Например, критерий может быть выражен следующим образом: "<50000".
Задание 3.
Задача 1. Составить программу расчета значений функции на интервале изменения , равном в равноотстоящих точках. Вычисленные значения сохранить в массиве . А также найти сумму положительных значений функции в расчетных точках.
Решение.
Таблица обозначений в программе:
| Наименование
|
Обозначение
|
Тип
|
| Аргумент функции | x
|
Real
|
| Границы интервала изменения x | a, b
|
Real
|
| Количество точек | n
|
Integer
|
| Шаг изменения аргумента x | dx
|
Real
|
| Текущий номер расчетной точки | i
|
Integer
|
| Массив, содержащий вычисленные значения функции | c
|
Real
|
| Сумма положительных значений функции | sum
|
Real
|
| Вспомогательная переменная | c
|
Char
|
Текстпрограммы:
Program task1;
Var x, a, b, dx, sum: Real;
n, i: Integer;
c: Array[1..100] of Real;
symbol: Char;
Begin
Write('number of points: '); readln(n);
Write('a, b (a<b): '); readln(a, b);
dx := (b-a)/(n-1); sum := 0;
For i:=1 To n Do Begin
x := a + (i-1)*dx;
c[i] := 5*exp(0.5*x)*sin(Pi*x);
Writeln(x:8:3, c[i]:15:3);
If c[i] > 0 Then sum := sum + c[i]
End;
Writeln('sum = ', sum:8:3);
readln(symbol)
End.
Задача 2. Для произвольного двумерного массива , содержащего значения типа Real, состоящего из строк и столбцов, сформировать одномерный массив , каждый элемент которого равен произведению значений элементов соответствующей строки массива , целая часть которых делится на 3 без остатка.
Решение.
Таблица обозначений в программе:
| Наименование
|
Обозначение
|
Тип
|
| Массивы | a, b
|
Real
|
| Количество строк (столбцов) массива a | n
|
Integer
|
| Индексы | i, j
|
Integer
|
| Указатель наличия в соответствующей строке массива элементов, целая часть которых делится на 3 без остатка | key
|
Boolean
|
| Вспомогательная переменная | c
|
Char
|
Текстпрограммы:
Program task2;
Var a: Array[1..10, 1..10] of Real;
b: Array[1..10] of Real;
n, i, j: Integer;
key: Boolean;
symbol: Char;
Begin
Write('rows number of array a: '); readln(n);
Writeln(''); Write(' ');
For j:=1 To n Do write(j:7);
Writeln('');
For i:=1 To n Do Begin
Write('Row ', i:2, ' ');
For j:=1To n Do Read(a[i, j])
End;
Writeln(''); Write('b: ');
For i:=1 To n Do Begin
b[i] := 1; key := False;
For j:=1 To n Do
If Trunc(a[i, j]) mod 3= 0 Then Begin
b[i] := b[i] * a[i, j]; key := True
End;
If Not key Then b[i] := 0;
Write(b[i]:7:2);
End;
readln(symbol)
End.