Информационные и телекоммуникационные технологии

Количество информации, передаваемое за единицу времени – есть скорость передачи информации, или скорость информационного потока.

Объем передаваемого сообщения с заданной скоростью и за указанный период времени вычисляется по формуле:

Пример 5.1. В течение 5 минут со скоростью 20 байт/с вождь племени Мульти передавал информационное сообщение. Сколько символов оно содержало, если алфавит племени состоит из 32 символов?

Исходными данными являются:

время t = 5 минут = 300 секунд;

скорость V = 20байт/с = 160бит/с;

мощность алфавита N = 32 символа.

Размер сообщения с одной стороны L=K*i, с другой L=t*V.

Информационный вес каждого символа i=log₂N=log₂32=5бит.

Тогда количество символов можно вычислить по формуле:

Ответ: Сообщение содержало 9600 символов.

Пример 5.2. Алфавит племени Пульти состоит из 8 символов. Вождь племени говорит со скоростью 20 символов в минуту. Какова в этом случае скорость информационного потока?

Найдем информационный вес символа алфавита племени Пульти:

i=log₂8 = 3 бит.

Скорость передаваемого сообщения вождем

V = 20символов/минуту = 20*iбит/60секунд = 20*3/60 = 1 бит/с.

Ответ: скорость информационного потока 1 бит/с.

Пример 5.3. Сколько секунд потребуется модему, передающему сообщения со скоростью 28800 бит/с, чтобы передать цветное растровое изображение размером 640 х 480 пикселей, при условии, что цвет каждого пикселя кодируется тремя байтами?

Определим объем изображения в битах:

3 байт = 3*8 = 24 бит,

V=i*X*Y=640*480*24 бит =7372800 бит

Найдем число секунд на передачу изображения:

7372800 : 28800=256 секунд

Ответ: 256 секунд

Информационные и телекоммуникационные технологии

a. 3.1. Информационные процессы

Информация несет человеку новые знания об объектах, процессах, явлениях. Процесс обработки информации очень сложен и зависит от множества факторов как объективного, так и субъективного характера. На протяжении всей жизни человек постоянно участвует во всевозможных информационных процессах.

Информационный процесс - процесс, в результате которого осуществляется прием, передача (другими словами - обмен), преобразование и использование информации.

С помощью органов чувств люди воспринимают информацию, осмысливают ее и на основании своего опыта, имеющихся знаний, интуиции принимают определенные решения. Эти решения воплощаются в реальные действия, которые в разной степени преобразуют окружающий мир.

Операционная система – совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.

Операционная система образует автономную среду, не связанную ни с одним из языков программирования.

b. 3.2. Управление файловой системой

Файловая система - это часть операционной системы, обеспечивающая пользователю удобный интерфейс при работе с данными, хранящимися на диске, и совместное использование файлов несколькими пользователями и процессами.

В широком смысле понятие "файловая система" включает:

- совокупность всех файлов на диске;

- наборы структур данных, используемых для управления файлами, такие, например, как каталоги файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске;

- комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами.

Файл – это участок носителя информации (в частности, магнитный диск), имеющий имя и содержащий какую-либо информацию (поименованная область носителя информации, содержащая информацию).

Файлы идентифицируются именами. Пользователи дают файлам символьные имена, при этом учитываются ограничения операционной системы как на используемые символы, так и на длину имени. Формат имени файла имеет вид:

<имя файла>.<тип файла>

До недавнего времени эти границы были весьма узкими. Так, в популярной файловой системе FAT операционной системы MS-DOS длина имен ограничивается известной схемой 8.3 (8 символов - собственно имя, 3 символа - расширение имени), а в операционной системе UNIX System V имя не может содержать более 14 символов. Однако пользователю гораздо удобнее работать с длинными именами, поскольку они позволяют дать файлу мнемоническое название, по которому легко вспомнить, что содержит этот файл. Поэтому современные файловые системы поддерживают длинные символьные имена файлов. Например, Windows NT в своей новой файловой системе NTFS устанавливает, что имя файла может содержать до 255 символов.

Имя файла – это идентификатор, используемый для обозначения объекта.

Идентификатор – это последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы (к буквам относят и знак подчеркивания "_").

Количество знаков в идентификаторе определяется операционной системой (8, 14 или 255). Буквенный алфавит также определяется операционной системой. Так MS-DOS разрешает использовать буквы только латинского алфавита, а Windows – разрешает использовать буквы как латинского, так и русского алфавитов.

Файлы бывают разных типов: обычные файлы, специальные файлы, файлы-каталоги.

Обычные файлы подразделяются на текстовые и двоичные. Текстовые файлы состоят из строк символов, представленных в ASCII-коде. Это могут быть документы, исходные тексты программ и другие. Текстовые файлы можно прочитать на экране и распечатать на принтере. Двоичные файлы не используют ASCII-коды, они часто имеют сложную внутреннюю структуру, например, объектный код программы или архивный файл.

Виды используемых расширений (типов) файлов:

Примеры файлов:

config.sys, command.com, autoexec.bat, qq.txt

Специальные файлы - это файлы, ассоциированные с устройствами ввода-вывода, которые позволяют пользователю выполнять операции ввода-вывода, используя обычные команды записи в файл или чтения из файла.

Всем устройствам компьютера даны имена (логическое имя устройства):

PRN - принтер

CON - монитор, клавиатура

NUL - пустое устройство

Каждому физическому диску также дано логическое имя, после которого обязательно указывается двоеточие (":")

A: - флоппи-диск (дискета) формата 3,5"

B: - флоппи-диск любого другого формата

C: - жесткий диск (винчестер)

D:, E:, …, Z: - имена логических дисков на жестком диске

Текущий диск – это диск, на котором выполняются все операции в данный момент времени.

Каталог (директория) - это, с одной стороны, группа файлов, объединенных пользователем, исходя из некоторых соображений (например, файлы, содержащие программы игр, или файлы, составляющие один программный пакет), а с другой стороны - это файл, содержащий системную информацию о группе файлов, его составляющих. В каталоге содержится список файлов, входящих в него, и устанавливается соответствие между файлами и их характеристиками (атрибутами).

Другими словами, каталог – это поименованная область носителя информации, содержащая информацию о файлах (например, адрес файла на диске, имя файла, размер файла и другие).

В разных файловых системах могут использоваться разные характеристики, например:

- информация о разрешенном доступе;

- пароль для доступа к файлу;

- признак "только для чтения";

- признак "скрытый файл";

- признак "системный файл";

- признак "архивный файл";

- признак "двоичный/символьный";

- признак "временный" (удалить после завершения процесса);

- длина записи;

- текущий размер файла.

Каталоги могут образовывать дерево, если файлу разрешено входить только в один каталог, и сеть - если файл может входить сразу в несколько каталогов. В MS-DOS каталоги образуют древовидную структуру, а в UNIX - сетевую.

Если в директории X находится директория Y, то говорят, что X – родительская директория, а Y –дочерняя директория.

На каждом логическом диске существует единственная главная директория, у которой нет родительской, она называется корневой. Другими словами корневая директория – это сам логический диск.

Текущая директория – директория, информация которой доступна для работы в данный момент времени. Другими словами текущая директория – та директория, в которой операционная система ищет указанные пользователем файлы, если имя директории в команде не указано.

Определить права доступа к файлу - значит определить для каждого пользователя набор операций, которые он может применить к данному файлу. Этот список может включать следующие операции:

- создание файла;

- уничтожение файла;

- открытие файла;

- закрытие файла;

- чтение файла;

- запись в файл;

- дополнение файла;

- поиск в файле;

- получение атрибутов файла;

- переименование;

- выполнение файла;

- чтение каталога.

Пример структуры (дерева) каталогов:

Имена каталогов будем обозначать заглавными буквами, имена файлов – прописными.

Рис. 1. Структура (дерево) каталогов

На рисунке 1 каталог C:\ - корневой, каталоги WINWORD, EXCEL – дочерние каталоги относительно корневого каталога и родительские для соответствующих каталогов USER.

В разных каталогах могут содержаться файлы с одинаковыми именами и типами (файл read.me), а вот информация в этих файлах может различаться. Могут встречаться файлы с одинаковыми именами, но с разными типами (e11.doc и e11.xls).

Для некоторых директорий в операционной системе MS-DOS введены обозначения, которые может использовать пользователь при составлении команд:

\ - корневая директория;

.. – родительская директория;

. – текущая директория.

На рис. 2 есть файл read.me, который содержится в двух директориях (WINWORD и EXCEL). Чтобы различать эти два файла, необходимо указать месторасположение нужного файла, т.е. указать к нему путь.

Путь – это последовательность из имен директорий, разделенных знаком слеш ("\"). Путь задает маршрут из текущей или корневой директории к директории, в которой находится нужный файл. Если первый символ пути – слеш ("\"), то маршрут начинается из корневой директории.

Пример (на основе рис. 2): Если текущая директория WINWORD, то обратиься к каталогу USER из директории EXCEL можно так:

\EXCEL\USER

Полное имя файла – имеет вид:

[диск:\][путь\]<имя файла>.<тип файла>

Пример (на основе рис. 1). Пусть директория WINWORD будет текущей:

read.me

C:\EXCEL\read.me

..\EXCEL\read.me – маршрут от текущей директории в родительскую (корневую), а затем в каталог – EXCEL.

Задача 3.1.

Дано дерево каталогов:

Определить полное имя файла doc3.

Решение: A:\TOM3\doc3

Задача 3.2.

В некотором каталоге хранился файл txt.doc. после того, как в этом каталоге создали подкаталог и переместили в созданный подкаталог файл txt.doc. полное имя файла стало P:\doc\txt\letter\txt.doc. Каково было полное имя файла до перемещения?

Решение:

По условию задачи файл должен находиться высшее профессиональное образование вновь созданном подкаталоге. По полному имени файла видно, что он находится в каталоге letter, следовательно, letter и есть вновь созданный файл. Каталог letter находится в каталоге с полным именем P:\doc\txt. По условию задачи файл изначально находился в том каталоге, где был создан подкаталог letter, следовательно полное имя файла было: P:\doc\txt\txt.doc.

Для групповых операций с файлами используются маски имен файлов.

Маска файла позволяет в идентификаторе использовать два специальных символа: "*" и "?" для задания группы файлов.

Символ "?" означает один любой символ на указанном месте. Например: идентификатор F?A означает все возможные идентификаторы, у которых первый символ – "F", второй – любой другой (даже символ "пусто"), третий символ – "A". В этом случае идентификаторы могут быть такими:

FA, F1A. FFA. FAA, F_A

Символ "*" означает любое количество любых символов. Например: идентификатор F*A означает все возможные идентификаторы, у которых первый символ – "F", а последний символ – "A". В этом случае идентификаторы могут быть:

FA, F1A. FFA. FAA, F_A, FFFFA, FAAAAA, FORTUNA.

Маска файла *.* означает любой файл с любым расширением, т.е. все файлы.

Задача 3.3.

Определите, какое из указанных имен файлов удовлетворяет маске:

?hel*lo.c?*

1) hello.c 2) hello.cpp 3) hhelolo.cpp 4) hhelolo.c

Решение: Поскольку в начале маски стоит знак "?" перед буквой "h", то в имени файла буква "h" должна стоять на втором месте. Поскольку в маске файла после буквы "c" тоже стоит знак "?", то после этой буквы в имени файла должен находится непустой символ. Этим условиям из предложенных имен файлов одновременно удовлетворяет только третье - hhelolo.cpp . Нетрудно убедиться, что оно также соответствует остальным символам маски.