Otvety_k_ekzamenu_po_OKTekh

Ответы к экзамену по ОКТех

1. Аппаратное обеспечение (то же, что и аппаратные средства, компьютерные комплектующие, «железо») это любые электронные и механические части компьютера, исключая ПО и данные (информацию, которую компьютер хранит и обрабатывает). АО есть в компьютерах, внешних устройствах, смартфонах, батареях и аккумуляторах. Архитектура компьютера — то, из чего состоит сам компьютер, а также их компоновка. Проще говоря, это материнская плата, процессор, ОЗУ, видеоподсистема, дисковая система, периферийные устройства и устройства ввода-вывода. Материнская плата – основа всей архитектуры компьютера. Имеет все разъемы для подключения всевозможных устройств, начиная с разъема процессора и заканчивая разъемом для USB-флешек. Делится на северный и южный мосты. Северный мост отвечает за процессор, оперативную память и видеоподсистему. В то же время южный мост отвечает за шины расширения (слоты PCI (сетевые платы, звуковые карты и прочее) и PCI Express (видеокарты)), BIOS, контроллер прерываний, периферийные устройства. Проще говоря, северный мост служит для вычислений, а южный – для подключения устройств ввода-вывода. Между собой эти мосты общаются посредством внутренней шины. Материнские платы имеют различные форм-факторы, разъемы для подключения процессора и прочее. ОЗУ (оперативная память, память с произвольным доступом) - энергозависимая часть системы компьютерной памяти, в которой во время работы компьютера хранится выполняемый машинный код (программы), а также входные, выходные и промежуточные данные, обрабатываемые процессором. В общем случае, ОЗУ содержит программы и данные ОС и запущенные прикладные программы пользователя и данные этих программ, поэтому от объёма оперативной памяти зависит количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер под управлением ОС. Оперативное запоминающее устройство, ОЗУ — техническое устройство, реализующее функции оперативной памяти. Существуют ОЗУ динамического (DRAM) и статического (SRAM) типа. DRAM - для хранения бита используется схема, состоящая из конденсатора и транзистора (дешево и малая площадь, но медленно и требует перезарядки конденсатора). SRAM – ОЗУ, выполненное в виде массива триггеров (быстро, но дорого и большая площадь). ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) - энергонезависимая память, используется для хранения массива неизменяемых данных. К этому понятию НЕ относится жесткий диск, поскольку в HDD возможна перезапись данный. К определению ПЗУ также относят аббревиатуру ROM (read-only memory) – единожды записано, возможно ТОЛЬКО чтение. Обычно ПЗУ хранит в себе BIOS-прошивку (если подразумевается ПЗУ внутри компьютера). Также в роли ПЗУ (если подразумеваются внешние носители) могут выступать компакт-диски, перфокарты, перфоленты, штрих-коды. Разъёмы материнской платы могут варьироваться в зависимости от самой платы. Наиболее распространенные: разъем ЦП, разъемы ОЗУ, разъемы питания, разъемы подключения жестких дисков и дисководов (IDE, SATA), разъем подключения батарейки, разъемы PCI и PCI Express, разъемы подключения системы охлаждения, разъемы подключения USB и аудио подсистем. Эти разъемы находятся непосредственно на плате. Разъемы на задней панели: разъем PS/2 для клавиатуры и мыши, порты USB, параллельный порт (обычно для принтеров), разъемы аудио подсистемы, микрофона и прочего.

2. Видеокарта - устройство, преобразующее графический образ в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера. Обычно видеокарта выполнена в виде печатной платы (плата расширения) и вставляется в разъём расширения, универсальный либо специализированный (AGP, PCI Express). Также широко распространены и встроенные (интегрированные) в системную плату видеокарты — как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ. В этом случае устройство, строго говоря, не может быть названо видеокартой. Видеокарта состоит из графического процессора, ОЗУ, ПЗУ и видеоконтроллера, который подает информацию на ГП. Характеристики видеокарт: - ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

- объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты. Больший объём далеко не всегда означает большую производительность.

- частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.

- текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселей в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени. Звуковая карта - оборудование, позволяющее обрабатывать звук (выводить на акустические системы и/или записывать). //Хз, что еще сказать Питание устройств осуществляется посредством блока питания. Блок питания снабжает устройства постоянным током путём конвертации сетевого напряжения до требуемых значений. От блока питания отходят провода питания, имеющие вид n-pin разъема. Кол-во pin варьируется в зависимости от устройства, к которому отходит питание. +12V необходимо для питания видеокарты и материнской платы, +5V – для жестких дисков и дисководов, +3V – для всего прочего.

3. Устройства ввода-вывода - компонент компьютера, предоставляющий ему возможность взаимодействия с внешним миром и, в частности, с пользователями. к ним относятся: дисковод, сетевая плата, модем Устройства ввода - это в основном датчики преобразования не электрических величин в электрические сигналы воспринимаемые процессором для дальнейшей их обработки в основном в цифровом виде. К ним относятся: клавиатура, мышь и тачпад, планшет, джойстик, сканер, цифровые фото- и видеокамеры, веб-камеры, микрофон. Устройства вывода - это преобразователи электрических сигналов в вид, требуемый пользователем. К ним относятся: монитор, принтер, акустическая система Внешняя память - это не энергозависимая память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. К ним относятся: гибкие и оптические диски, дискеты, флешки, HDD, магнитные ленты. Жесткий диск – главное устройство хранения информации в компьютере. Жесткий диск заключен в крепкий бокс и внутри заполнен вакуумом, потому как сам диск при малейшем контакте с пылинкой выходит из строя. Сам диск – алюминиевая или стеклянная пластина. На диск наносится информация посредством намагничивания отдельных участков. Если поле диска имеет заряд – это 1, если нет – 0. Считывание с диска происходит механической головкой, которая двигается с помощью магнита по всему радиусу диска. Сама головка не имеет контакта с диском, расстояние между ними в несколько раз меньше, чем толщина человеческого волоса. Именно поэтому жесткие диски не терпят ударов и иных воздействий со стороны окружающей среды. Оптические диски – носители информации в виде диска, считываются с помощью оптического лазера. Лазер выжигает маленькие канавки по принципу иглы для винилового диска. Эти канавки (питы) – 1, нет канавки – 0. Виды таких дисков: CD, DVD, Blu-Ray. Магнитные диски – носители информации в виде диска, однако диск имеет слой, который в свою очередь имеет свойство намагничиваться. Виды: дискеты, магнитные ленты. Принтеры – внешние периферийные устройства, которые интерпретируют электрические сигналы в текст или рисунок на бумаге. Бывают лазерными (на барабан наносят эл. заряд, лазер вычерчивает на нем нужные символы, на барабан наносится тонер, который прилепляется только к областям, имеющие заряд), струйными (головки формируют символы посредством краски), термопринтеры (на термочувствительную бумагу наносятся символы посредством нагретых головок), матричными (ударные головки бьют по бумаге через красящую ленту). Мониторы – внешние устройства вывода, формирующее из электрических сигналов изображение, понятное для пользователя. //Хз, что еще сказать 4. Центральный процессор – центральное обрабатывающее устройство, исполняющее машинные инструкции. Существует две главные архитектуры процессора: фон Неймана и Гарвардская. Большинство современных процессоров для компьютеров в общем основаны на той или иной версии циклического процесса последовательной обработки данных, изобретённого Джоном фон Нейманом. Этапы цикла выполнения:

1. Процессор выставляет число, хранящееся в регистре счётчика команд, на шину адреса и отдаёт памяти команду чтения.

2. Выставленное число является для памяти адресом; память, получив адрес и команду чтения, выставляет содержимое, хранящееся по этому адресу, на шину данных и сообщает о готовности.

3. Процессор получает число с шины данных, интерпретирует его как команду (машинную инструкцию) из своей системы команд и исполняет её.

4. Если последняя команда не является командой перехода, процессор увеличивает на единицу (в предположении, что длина каждой команды равна единице) число, хранящееся в счётчике команд; в результате там образуется адрес следующей команды.

Отличительной особенностью архитектуры фон Неймана является то, что инструкции и данные хранятся в одной и той же памяти. Гарвардская архитектура отличается от архитектуры фон Неймана тем, что программный код и данные хранятся в разной памяти. Порядок обработки команд процессором имеет сходство с конвейером – данные проходят через все стадии обработки и выходят в готовом виде. Конвейер имеет следующие стадии:

- Получение (англ. Fetch)

- Раскодирование (англ. Decode)

- Выполнение (англ. Execute)

- Запись результата (англ. Write-back)

Шина данных - часть системной шины, предназначенная для передачи данных между компонентами компьютера. Основной характеристикой шины данных является её ширина в битах. Ширина шины данных определяет количество информации, которое можно передать за один такт. Шина команд (шина управления) - компьютерная шина, по которой передаются сигналы, определяющие характер обмена информацией. Сигналы управления определяют, какую операцию (считывание или запись информации из памяти) нужно производить, синхронизируют обмен информацией между устройствами и т. д. Кэш - промежуточный буфер с быстрым доступом, содержащий информацию, которая может быть запрошена с наибольшей вероятностью. Доступ к данным в кэше осуществляется быстрее, чем выборка исходных данных из более медленной памяти или удаленного источника, однако её объём существенно ограничен по сравнению с хранилищем исходных данных. Находится в процессоре.

5 Архитектура процессора - с точки зрения компьютерной техники - основные принципы внутренней организации конкретных семейств процессоров. Работу процессора синхронизирует внешний генератор тактов. В соответствии с этими сигналами происходит считывание и исполнение команд. Управляющий блок декодирует команды в микрооперации и даёт другим частям процессора соответствующие указания. Операционный блок (ядро) содержит арифметико-логическое устройство, которое способно выполнять вычислительные действия с указанными данными или выполнять логические операции. Регистры являются внутренней памятью процессора и подразделяются следующим образом:

- Регистры общего пользования, которые предназначены для запоминания данных и/или операндов при исполнении команд.

- Специальные регистры, на которые возлагается выполнение специальных функций при работе процессора (смещения базовых таблиц, уровни доступа и т. д.) .

Стековую память используют для запоминания состояний регистров. Например, это нужно при обработке прерывания, когда надо запомнить содержимое регистров до прерывания, чтобы восстановить их содержание для продолжения работы после обработки прерывания. Стек организован по принципу «последним зашёл, первым вышел» (LIFO - Last In First Out). Машинный язык - система команд (набор кодов операций) конкретного компьютера, которая интерпретируется непосредственно процессором или микропрограммами этой вычислительной машины. Состоит из 1 (true) и 0 (false). Ассемблер - компилятор исходного текста программы, написанной на языке ассемблера, в программу на машинном языке. 6. Регистр процессора – блок ячеек памяти, образующий сверхбыструю память внутри процессора. Используется самим процессором. Триггеры - класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов.

7. Программный стек - структура данных, представляющая собой список элементов, организованных по принципу LIFO (англ. last in — first out, «последним пришёл — первым вышел»). Чаще всего принцип работы стека сравнивают со стопкой тарелок: чтобы взять вторую сверху, нужно снять верхнюю. Хип (куча) — название структуры данных, с помощью которой реализована динамически распределяемая память приложения, а также объём памяти, зарезервированный под эту структуру. Для размещения и удаления динамических объектов используются примитивы «создать объект» (например, New) и «удалить объект» (например, Dispose). 8. ОС – набор программ, предназначенных для распределения ресурсов компьютера между программами, а также для обработки сообщений от устройств ввода-вывода. Современные ОС – Windows, Unix (Linux), Andoid, iOS. Различия между ними заключаются в назначении. Windows прост и понятен для рядового пользователя. Windows использует графический интерфейс для взаимодействия с компьютером гораздо больше, чем Unix-подобные системы. Тот же Linux сделан программистами для программистов, который имеет более открытые возможности для реализации той или иной программы. Android обычно используют в мобильных системах (как и iOS) ввиду меньшего энергопотребления, гибкой кастомизации и открытого кода. iOS же имеет закрытый код. 9. Порядок загрузки компьютера имеет следующую последовательность: После включения компьютера в его оперативной памяти нет операционной системы. Само по себе, без операционной системы, аппаратное обеспечение компьютера не может выполнять сложные действия, такие как, например, загрузку программы в память. Решением является использование специальной компьютерной программы, называемой начальным загрузчиком, или BIOS (Basic Input/Output System). Эта программа не обладает всей функциональностью операционной системы, но её достаточно для того, чтобы загрузить другую программу, которая будет загружать операционную систему. Часто используется многоуровневая загрузка, в которой несколько небольших программ вызывают друг друга до тех пор, пока одна из них не загрузит операционную систему. В современных компьютерах процесс начальной загрузки начинается с выполнения процессором команд, расположенных в постоянной памяти (например на IBM PC — команд BIOS), начиная с предопределённого адреса (процессор делает это после перезагрузки без какой бы то ни было помощи). Данное программное обеспечение может обнаруживать устройства, подходящие для загрузки, и загружать со специального раздела выбранного устройства (чаще всего загрузочного сектора данного устройства) загрузчик ОС. BIOS (англ. basic input/output system — «базовая система ввода-вывода») — реализованная в виде микропрограмм часть системного программного обеспечения, которая предназначается для предоставления операционной системе доступа к аппаратуре компьютера и подключенным к нему устройствам. Хранится в ПЗУ. Загрузчик ОС - системное программное обеспечение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно после включения компьютера. Запускается с помощью BIOS. Инициализация оборудования подразумевает собой определение всех устройств, подключенных к компьютеру. Делается это для поиска места, где хранится сама ОС. 10. Запуск программы подразумевает собой инициализацию файлов и инструкции самой программы, подключение необходимых библиотек, драйверов, процессов и прочего операционной системой. Ресурсы ОС - общие компоненты для программ. К ресурсам ОС относятся процессы, потоки, файлы, события, семафоры, мьютексы, каналы, сокеты. Ресурсы ОС необходимы для корректного запуска и работы различных программ, запускаемых из-под ОС. Динамическая библиотека (DLL) – программный код, который доступен для многократного использования различными приложениями. Доступ к функция осуществляется по их имени. Проще говоря, динамические библиотеки включают в себя своеобразные шаблоны выполнения программ на машинном языке. Процесс – программа, загруженная в оперативную память, а также все связанные с ней системные ресурсы (память, файлы, стек, регистры и тд.). Процесс делится на потоки, которые в свою очередь обрабатываются ЦП. Поток – наименьшая единица процесса, которой может быть выделено процессорное время. 11. Пользовательский режим и режим ядра различаются уровнем доступа к ЦП. В первом случае код не может напрямую влиять на ход работы системы. Код приложений работает в пользовательском режиме, тогда как код операционной системы (например, системные сервисы и драйверы устройств) — в режиме ядра. B режиме ядра предоставляется доступ ко всей системной памяти и разрешается выполнять любые машинные команды процессора. Предоставляя операционной системе более высокий уровень привилегий, чем прикладным программам, процессор позволяет разработчикам операционных систем реализовать такие архитектуры, которые не дают возможности сбойным приложениям нарушать стабильность работы всей системы. Ядро ОС – центральная часть ОС, управляющая выполнением процессов, ресурсами компьютера и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Грубо говоря, ядро ОС управляет процессами и ресурсами в ходе работы ОС. Прерывание – сигнал, сообщающий процессору о наступлении какого-либо события. При этом выполнение текущей последовательности команд приостанавливается, и управление передаётся обработчику прерывания, который реагирует на событие и обслуживает его, после чего возвращает управление в прерванный код. Прерывание необходимо для исключение повреждения ЦП, исключения зацикливания в ходе обработки потока ЦП. При наивысшем прерывании вся информация, хранящаяся в ОЗУ, сохраняется в файл, отображается синий экран смерти (BSOD) и останавливается работа процессора. Драйвер – программа, которая обеспечивает взаимодействие ОС и аппаратного обеспечения. Проще говоря, драйвер – это набор инструкции для аппаратного обеспечения, которая говорит как и что надо делать. 12. Консоль – ПО, реализующее текстовый интерфейс. Оно абстрагируется от графического интерфейса, в результате чего ресурсы системы не тратятся на его отображение. Процесс выполнения программы или скрипта заключается в последовательном выполнении команд. Поскольку команды записаны в памяти, чтобы начать выполнение программы, надо задать адрес первой, а в каждой выполненной команде указать адрес следующей команды или определить способ вычисления адреса следующей команды из адреса выполненной. Обычно предполагается естественный порядок выполнения команд. Последовательно выполняемые команды программы должны быть записаны в последовательных ячейках памяти. Тогда адрес следующей команды вычисляется увеличением адреса выполненной команды. Права доступа к файлам и директориям задаются для ограничения чтения/записи информации со стороны третьих лиц. Команда chmod в консоли задаёт разрешения к файлу, например строка chmod 440 ./filename разрешает владельцу и определенной группе читать информацию из файла filename, а всем остальным – нет. Права доступа задаются в восьмеричной системе. Для управления файловой системой ОС из-под консоли используются следующие команды: - vi – путь к файлу - cd – переход в папку - ls – вывод имен все файлов в директории в одну строку - ls –al – вывод в отдельные строки всю информацию о файлах 13. Перенаправление потоков ввода-вывода из-под консоли управляется следующими командами: - 0< - поток ввода - 1> - поток вывода - 2> - вывод ошибки в файл - &> - вывод ошибок и запись в один файл, стандартный поток Конвейера: - ctrl+c – убийство процесса - ctrl+z – приостановка - ctrl+z bg(fg) – перевод программы в фон (актив) - nohup – запрет остановки после завершения скрипта Команды работы с сетью: - ping – отсылка пакетов на ip-адрес - telnet ip port – отправка команд на ip - iptables - установка, настройка и просмотр таблиц правил фильтрации IP-пакетов в ядре Linux. 14. Сеть - система связи компьютеров или вычислительного оборудования (серверы, маршрутизаторы и другое оборудование). Для передачи данных могут быть использованы различные физические явления, как правило — различные виды электрических сигналов, световых сигналов или электромагнитного излучения. TCP – протокол передачи данных. Медленно, но надежно. UDP – быстро, но пакеты теряются. Сетевой протокол – набор правил и соглашений, на основе которых происходит обмен данными между программами или устройствами. IPv4 – 4-х байтные адреса, IPv6 – 16-ти байтные адреса. DHCP – протокол, регулирующий порядок предоставления динамических ip-адресов. DHCP сервер – сервер, выдающий по запросы все необходимые для конфигурации сетевого устройства значения (IP, маска подсети, шлюз). Клиент-серверная архитектура – правило взаимодействия нескольких компьютеров, один из которых является сервером и поставляет какие-либо услуги (сервисы). Другие компьютеры – клиенты, создающие запросы для получения услуг сервера. DNS – система доменных имён. HTML – язык гипертекстовой разметки. Предназначен для разработки веб-приложений. Использует спец. обозначения (теги) для формирования разметки страницы. Дерево – направленный граф, имеющий вершину, корень и несколько потоков. Internet - всемирная система объединённых компьютерных сетей для хранения и передачи информации. Построена на базе протоколов TCP/IP. На основе Интернета работает Всемирная паутина (World Wide Web, WWW) и множество других систем передачи данных. Intranet – в отличе от Internet – внутренняя частная сеть организации. Веб-разработка — процесс создания веб-сайта или веб-приложения. Основными этапами процесса являются веб-дизайн, вёрстка страниц, программирование для веб на стороне клиента и сервера, а также конфигурирование веб-сервера. CSS - формальный язык описания внешнего вида документа, написанного с использованием языка разметки. Преимущественно используется как средство описания, оформления внешнего вида веб-страниц, написанных с помощью языка разметки HTML. 15. Существуют разногласия в том, как вписать модель TCP/IP в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях не совпадают.

16. Имя хоста - это символическое имя, назначенное сетевому устройству, которое может быть использовано для организации доступа к этому устройству различными способами. Как правило имя хоста - это доменное имя, которое значительно проще для человека прочесть, запомнить и произнести, чем тот же числовой IP-адрес, который также идентифицирует сетевое устройство. В то время, как для идентификации устройства IP-адрес обязателен, назначение имени хоста - опционально. 17. Булева алгебра – область математики, содержащая правила обращения со множествами, а также с логическими утверждениями типи «и», «или», «не». Операнжы: 1 (true) и 0 (false). Операции: - отрицание – логич. операция, по своему значению макс. приближенная к частице «не». - конъюкция – к союзу «и» (умножение).

- дизъюнкция – к союзу «или» (сложение). - строгая дизъюнкция – или то, или это, но не оба сразу При добавлении частицы не (И-НЕ, ИЛИ-НЕ) все выходные результаты инвертируются. 18. Над битами двух целых операндов можно выполнять логические операции: not, and, or, xor. Например, число 5 в двоичном представлении (в одном байте) имеет значение 00000101. Операция not инвертирует биты и мы получим 11111010, т.е число 250. Если побитовую операцию or использовать к числам 5 (00000101) и 3 (00000011), то получится число 7 (00000111). В двоичной системе счисления арифметические операции выполняются по тем же правилам, что и в десятичной системе счисления, т.к. они обе являются позиционными (наряду с восьмеричной, шестнадцатеричной и др.). Рассмотрим операцию сложения на примере 2-ой системы счисления: В последнем случае, при сложении двух единиц, происходит переполнение младшего разряда, и единица переносится в старший разряд. Переполнение возникает в случае, если сумма равна основанию системы счисления (в данном случае это число 2) или больше его (для двоичной системы счисления это не актуально). Правила умножения в 2-ой системе аналогичны 10-ной. При умножении на 0 получаем 0, при умножении 1 на 1 – 1. Никаких переходов в старшие разряды в случае умножения не происходит.

19. Отрицательные числа в 2-ой системе счисления представляются в виде обратного или дополнительного кодов. Обратный код – способ представления двоичного числа, при котором старший бит отвечает за знак. Если число отрицательное, то все биты инвертируются. Дополнительный код – все биты инвертируются и к полученному значению прибавляется 1. При сложении знаковых бинарных числах есть свои правила. Во-первых, отрицательное число интерпретируется в обратный код, а затем в дополнительный. Далее складываем дополнительный код отрицательного числа и обычный код положительного числа. Числа, отображающие знак числа, также участвуют в сложении. Во-вторых, если полученное число получается отрицательным, то инвертируются все числа и прибавляется 1. Полученное число со знаком «минус» - и есть ответ. Сдвиг – операция перемещения всех битов числа влево или вправо на одну и ту же величину. Виды сдвигов: логический (уходящий бит исчезает, не влияя на оставшиеся биты, а на месте появившегося бита записывается бит 0), арифметический (при сдвиге влево ведёт себя как логический сдвиг, при сдвиге вправо уходящий бит исчезает, не влияя на оставшиеся биты, а на месте появившегося бита устанавливается бит, соответствующий знаку), циклический (уходящий бит появляется на месте появившегося свободного на другом конце числа). 20. Система счисления – способ записи чисел. Преобразование в десятичную систему счисления. Имеется число a1a2a3 в системе счисления с основанием b. Для перевода в 10-ю систему необходимо каждый разряд числа умножить на bn, где n — номер разряда. Таким образом, (a1a2a3)b = (a1*b2 + a2*b1 + a3*b0)10. Пример: 101₂ = 1*2² + 0*2¹ + 1*2⁰ = 4+0+1 = 5₁₀. Преобразование из десятичной системы счисления в другие