Formuly Hartli i Shennona

V1. Predmet i zadachi inf-ki. Str-ra sovr. inf-ki. Ponyatie inf-cii. Inf. processy. Nepre-ryvnaya i diskretnaya inf-ciya. Diskretizaciya. Razlichnye podhody k izmereniyu kol-va inf-cii. Formuly Hartli i Shennona.

Inf-ka - eto molodaya nauchnaya disciplina, izuchayuschaya voprosy, svyazannye s poiskom, hraneniem, polucheniem, preobrazovaniem i ispol'zovaniem informacii vo vseh sferah obschestvennoy jizni.

Predmet inf-ki, obschie zakonomernosti, svoystvennye informacionnym processam, sostavlyayut:

1. apparatnoe obespechenie sredstv vychislitel'noy tehniki;

2. PO sredstv vychislitel'noy tehniki;

3. sredstva vzaimodeystviya apparatnogo i PO;

4. sredstva vzaimodeystviya cheloveka s apparatnymi i programmnymi sredstvami.

Struktura informatiki:

1.Teor. inf-ka (obschaya teoriya inf-cii, mat. i inf. model-nie, teoriya algoritmov, intellekt. sis-my, proekt-nie IS i tehnologiy) izuchaet obschie p-py raboty s inf-ciey, arifm. osnovy vychislit. tehniki, log. osnovy vychislit. tehniki ;

2. sredstva informatizacii (tehnich. i programmn. sredstva informatizacii – sistemnye, universal'n. prikladnye, prof-orientir-nye) – izuchayutsya vychislit. sis-my, KS, sis-my mul'media, PO, tehn. sredstva.

3. inf. tehnologii (sbora, hraneniya, obrabotki inf-cii, podgotovki dok-tov, programm-niya, zaschity inf-cii) izuchaet pravila i metody vychislit. tehniki v raznyh oblastyah jiznedeya-ti.

4. soc.inf-ka – izuchaet inf. processy kak faktor soc.-ekonom. i kul'turnogo razvitiya obschestva, vliyanie novyh inf. tehn-giy i razvitiya vychislit. tehniki na jizn' obschestva

Zadachi informatiki:

1. sozdanie tehniki i tehn-giy preobrazovaniya inf-cii;

2. reshenie problem, voznikayuschih pri razrabotke i ispol'zovanii inf. tehn-giy i komp. tehniki;

3. issledovanie inf. processov

Inf. processy – sov-t' posled. deystviy, proizvodimyh nad inf-ciey (v vide dannyh, svedeniy, faktov, idey, gipotez, teoriy), dlya polucheniya. kakogo-libo rez-ta. 3 osn. tipa inf. processov: hra-nenie, peredacha i obrabotka inf-cii.

Nepreryvnaya i diskretnaya informaciya.

Inf-ciya peredaetsya s pomosch'yu signalov, a signal zapisyvaetsya pri pomoschi k-l fizich. velichiny (par-r signala). Esli par-r signala s techeniem vremeni menyaetsya nepreryvno, to eta inf-ciya – ne-preryvnaya (analogovaya). Esli pra-r signala prinimaet posled., zaranee opred. chislo znacheniy, to takaya inf-ciya – diskretnaya (cifrovaya). Tekst, kartinka na kom-re – diskretnaya inf-ciya, a nepre-ryvnaya - vse, chto nas okrujaet.

Nepreryvnoe soobschenie mojno preobrazovat' v diskretnoe – operaciya diskretizacii. Dlya etogo iz beskonechnogo mnojestva znacheniy etoy funkcii (par-ra signala) vybiraetsya ih opred. chislo, kotoroe priblijenno mojet harak-t' ostal'nye znacheniya.

V inf-ke ispol'zuyutsya razl. podhody k izmereniyu inf-cii:

Soderjat. podhod k izmereniyu inf-cii. Soobschenie – inf. potok, kotoryy v processe peredachi inf-cii postupaet k priemniku. Soobschenie neset inf-ciyu dlya cheloveka, esli soderjaschiesya v nem svedeniya yavlyayutsya dlya nego novymi i ponyatnymi. Soobschenie d.b. informativno. Esli soobschenie ne informativno, to kolichestvo informacii s t.z. cheloveka = 0. (Primer: vuzovskiy uchebnik po vysshey matematike soderjit znaniya, no oni ne dostupny 1-klassniku)

Alfavit. podhod k izmereniyu inf-cii ne svyazyvaet kol-vo inf-cii s soderjaniem soobscheniya. Eto ob"ektivnyy podhod k izmereniyu inf-cii. On udoben pri ispol'zovanii tehnicheskih sredstv raboty s inf-aciey, t.k. ne zavisit ot soderjaniya soobscheniya. Kol-vo informacii zavisit ot ob"e-ma teksta i moschnosti alfavita. Ogranicheniy na max moschnost' alfavita net, no est' dostatochnyy alfavit moschnost'yu 256 simvolov. Etot alfavit ispol'zuetsya dlya predstavleniya tekstov v komp'yu-tere.

Veroyat. podhod k izmereniyu inf-cii.

Primer s brosaniem kubika. Pered provedeniem opyta situaciya neopr-ti – entropiya HN. HN=f(N), chem bol'she N, tem bol'she HN. Esli opyt ne provodilsya – neopr-st' H1. Esli kubik prosili pervyy raz, to neopr-t' m. vse ravno ostat'sya – H2. I= H1- H2. Kol-vo inf-cii – raznost' entropiy do brosaniya kubika i posle. Esli brosok (soobschenie) polnost'yu snimaet neopr-t', to H2=0. T.o., kol-vo inf-cii=prevonachal'n. entropiya. Teper' nujno opr-t' kol-vo inf-cii, zaklyuchennoe v kajdom soobschenii. Dlya etogo oprd-im vid f-cii f. Predpolojim, chto n-grannyy kubik brosaem m raz, mojem poluchit' Nm soobscheniy. Pust' X=Nm.Polagaem, chto v hode opyt neopr-t' polnost'yu snimaetsya I=Hx=f(X). A esli rassmatrivat' opyt kak mnogokratnoe povtorenie opyta po odnokratnomu brosaniyu kubikov, to I=I1+ I2+…+Im= HN+ HN+…+ HN (skladyvaem m raz)= M* HN=M*f(N). f(X)=M*f(N). Prologarifmiruem i poluchim M=lnX/lnN. Togda f(X)=( lnX/lnN)*f(N).N, lnN, f(N) – const. K=f(N/lnN) – const. K – koef-t, ot kotorogo zavisit, v kakih edinicah my budem izmeryat' inf-ciyu. Hx=f(X)=k*lnX. Hx=k*lnX. Esli x=2, to Hx=1. 1=k*ln2, t.e. k=1/ln2. Sled-no, Hx=(1/ln2)*lnX=log2X. Sled-no, HN=log2N – formula Hartli, kotoraya pozvolyaet opr-t' kol-vo inf-cii v sluchae ravnoveroyatnostnogo i statisticheski nezavisimogo polucheniya simvolov ishodnogo alf-ta.

Formula Shennona neobhodima, kogda nujno rasschitat' kol-vo inf-cii, kogda simvoly poyavlyayutsya raznoy veroyatnost'yu. Rassm. Soobschenie dlinoy k, kotoroe sostoit iz simvolov s nomerami S1, S2, …, Sk, veroyat-t' poyavleniya takogo soobscheniya P=PS1*PS2*…*PSk. Simvol 1-go tipa vstrechaetsya k1 raz i t.d., a simvol N tipa - kN. Togda, P=P1k1*P2k2*…*PNkN. Po t.veroyat-ti pri uvelichenii chisla k, kajdoe ki budet priblijat'sya k chislu k*pi. Sled-no, P=P1kp1*P2kp2*…PNkpN, poluchaem sis-mu, kotoraya peredaet raznye soobscheniya s ver-t'yu P. Eto oznachaet, chto my mojem primenit' for-lu Hartli dlya vychisleniya ob"ema kajdogo iz etih soobscheniy. Hk=-log2P=-log2 P1kp1*P2kp2*…PNkpN=-avt.summa log2Pikpi=-k avtsumma Pilog2Pi. Eta for-la pozvolyaet nayti kol-vo inf-cii v soobscheniya dliny k. Togda kol-vo inf-cii v kajdom otdel'nom simvole m. nayti tak H=- avt.summa Pilog2Pi – for-la Shennona – pozvolyaet opr-t' kol-vo inf-cii, zaklyuchennoe v kajdom simvole peredavaemogo soobscheniya v sluchae neravnoveroyatnostnogo poyavleniya simvolov.

For-la Hartli yavlyaetsya sachtynm sluchaem f-ly Shennona.

 

V2. Kod-nie inf-cii. Ravnomernye i neravnomernye kody. Uslovie Fano. Zadacha postroe-niya eff. kodov. Pervaya teorema Shennona. Postroenie koda Shennona-Fano. Kod-nie Haffma-na.

Kod – pravilo, opisyvayuschee odnoznachnoe sootvetstvie simvolov ili ih sochetaniy odnogo alfa-vita simvolom ili ih sochetaniem drugogo alfavita, kak pravilo, predstavlyaetsya v vide nekotoroy tablicy. Azbuka Morze, dvoichnoe baytovoe kod-nie, kodovaya tablica ASKI.

Kod-nie inf-cii - process preobrazovaniya signala iz formy, udobnoy dlya neposred. ispol'zova-niya inf-cii, v formu, udobnuyu dlya peredachi, hraneniya ili avtomaticheskoy pererabotki.

Baytovoe kod-nie, ASCII-tablica - primer ravnomernogo koda (vse kodovye posled-ti soderjat odinakovoe kol-vo znakov). ASCII-tablic - kajdomu iz 256 simvolov sopostavleno dvoichnoe znache-nie ot 00000000 do 11111111. Nezavisimo ot ver-ti poyavleniya simvola na ego predstavlenie otvo-ditsya 1 bayt, ili 8 bit.

Pri neravnomernom kod-nii chasto vstrechayuschimsya simvolam sopostavlyayutsya bolee korotkie ko-dovye posled-ti, redko vstrechayuschimsya – bolee dlinnye. Za schet etogo udaetsya znachitel'no sokra-tit' ob"em fayla bez poter' inf-cii. Azbuka Morze - neravnomernoe kod-nie, voznikaet problema dekod-niya peredavaemoy inf-cii. Chtoby reshit' etu problemu, nujno stroit' kody, udovlet-schie usloviyu Fano - v kodovoy tablice nakakaya kod.posled-t' ne d. yavlyat'sya nachalom nikakoy kod.posled-ti. Takie kody udobno stroit' na osnove binarnyh derev'ev (grafy) – levo-0, pravo-1.

Zadacha eff. kod-niya – pust' imeetsya soobschenie, dlya zapisi kotorogo ispol'zuetsya alfavit iz N simvolov. Trebuetsya zakodirovat'eto soobschenie pri pomoschi alfavita iz M simvolov i sdelat' eto naibolee vygodnym obrazom, t.e. chem men'she summarnaya posled-t' simvolov zakodir. Soobscheniya dlya fiksir. M. Principial'naya voz-t' eff. kodov dokazyvaetsya v pervoy teoreme Shennona: susch-et voz-t' sozdaniya sis-my eff. kod-niya diskretnyh soobscheniy, u kotoryh srednee chislo simvolov na odin simvol soobscheniya asimptoticheski stremitsya k entropii istochnika soobscheniy. Prime – rus.alf-t – odna bukva=4,72 bita.

Susch-et neskol'ko metodov neravnomernogo kod-niya, vajneyshih iz kotoryh yavlyaetsya metod Shen-nona-Fano. Algoritm Shennona-Fano ispol'zuet izbytochnost' soobscheniya, zaklyuchennuyu v neodno-rodnom raspredelenii chastot simvolov ego alfavita, to est' zamenyaet kody bolee chastyh simvolov korotkimi dvoichnymi posled-styami, a kody bolee redkih simvolov — bolee dlinnymi dvoichnymi posled-styami. Postroenie kodov Sh-F m.b. osuschestvleno sled. obrazom:

1. Vypisyvaem v ryad vse simvoly v poryadke vozrastaniya veroyatnosti poyavleniya ih v tekste;

2. Posled-no delim mnojestvo simvolov na dva podmnojestva tak, chtoby summa veroyatnostey po-yavleniya simvolov odnogo podmnojestva byla primerno ravna summe veroyatnostey poyavleniya sim-volov drugogo. Dlya levogo podmnojestva kajdomu simvolu pripisyvaem 0, dlya pravogo - 1. Dal'neyshie razbieniya povtoryayutsya do teh por, poka vse podmnojestva ne budut sostoyat' iz odnogo elementa.

Metod postroeniya koda Haffmana - soobscheniya vypisyvayutsya v stolbec v poryadke ubyvaniya ve-royatnosti. Dva poslednih soobscheniya ob"edinyayutsya v odno vspomogatel'noe soobschenie, kotoromu prisvaivaetsya summarnaya veroyatnost'. Soobschenie vnov' raspolagayut v poryadke ubyvaniya veroyatnostey v dopolnitel'nom stolbce, a dva poslednih ob"edinyayutsya. Process prodoljaetsya do teh por, poka ne poluchim edinstvennoe soobschenie s veroyatnost'yu, ravnoy 1.

Kod Haffmana yavlyaetsya primerom koda, optimal'nogo v sluchae, kogda vse veroyatnosti poyavleniya simvolov v soobschenii - celye otricatel'nye stepeni dvoyki. Kod Haffmana mojet byt' postroen po sleduyuschemu algoritmu:

1. Vypisyvaem v ryad vse simvoly alfavita v poryadke vozrastaniya ili ubyvaniya veroyatnosti ih poyavleniya v tekste;

2. Posledovatel'no ob"edinyaem dva simvola s naimen'shimi veroyatnostyami poyavleniya v novyy sostavnoy simvol, veroyatnost' poyavleniya kotorogo polagaetsya ravnoy summe veroyatnostey sostav-lyayuschih ego simvolov; v konce koncov, my postroim derevo, kajdyy uzel kotorogo imeet summar-nuyu veroyatnost' vseh uzlov, nahodyaschihsya nije nego;

3. Proslejivaem put', k kajdomu listu dereva pomechaya napravlenie k kajdomu uzlu (naprimer, napravo - 1, nalevo - 0).

 

V3. Pomehoustoychivoe kod-nie v kanalah svyazi s shumom. Vtoraya teorema Shennona. Obnaru-jenie i ispravlenie oshibok peredachi. Postroenie koda Hemminga.

V real'nosti ideal'nyh kanalov svyazi i nositeley ne susch-et, t.k. vsyakie tehnicheskie sistemy sposobny vnosit' iskajeniya v peredavaemuyu informaciyu, teryat' fragmenty informacii. Takuyu problemu mojno reshit' dvumya sposobami:

1. Sovershenstvovat' kanaly nositeley informacii;

2. Ispol'zovat' kody sposobnye borot'sya s iskajeniem

Kanaly svyazi kotorye sposobny vnosit' iskajenie, nazyvayutsya kanalami svyazi s shumami. Osobaya har-ka takih kanalov – velichina shuma. Pomehoustoychivoy kod-nie yavlyaetsya izbytochnym. Takaya izbytochnost' dobavlyaetsya pri pomoschi dop. bit – kontr-nye.

Zadacha obespecheniya nadejnosti – pust' imeetsya diskretnoe soobschenie, kanal svyazi s shumom. neobhodimo peredat' dannoe soobschenie po dannomu kanalu s zaranee zadannoy stepen'yu dostover-nosti. Principial'naya voz-t' resheniya eto zadachi dokazyvaet vo vtoroy teoreme Shennona - pri peredache inf-cii po kanalu svyazi s shumom vsegda imeetsya sposob kod-niya, pri kotorom soobschenie budet peredavat'sya so skol'ko ugodno vysokoy dostovernost'yu, esli proizvod-t' istochnika soob-scheniya ne prevyshaet propusknoy sposobnosti kanala. Eta teorema Shennona ustanavlivaet p-p po-mehoustoychivogo kod-niya.

Osn. ideya pomehoustoychivogo kod-niya – postroenie kodovoy tablicy s bol'shim min rasst. Hem-minga.

Obnarujenie oshibok v tehnike svyazi - deystvie, napravlennoe na kontrol' celostnosti dannyh pri zapisi/vosproizvedenii inf-cii ili pri ee peredache po liniyam svyazi. Ispravlenie oshibok (korrekciya oshibok) — procedura vosstanovleniya informacii posle chteniya ee iz ustroystva hraneniya ili kanala svyazi.

Dlya obnarujeniya oshibok ispol'zuyut kody obnarujeniya oshibok, dlya ispravleniya — korrek-tiruyuschie kody (kody, ispravlyayuschie oshibki, kody s korrekciey oshibok, pomehoustoychivye ko-dy).

Kody Hemminga yavlyayutsya samokontroliruyuschimisya kodami - kodami, pozvolyayuschimi avtomat ob-naruj oshib pri peredache dannyh. Dlya ih postroeniya dostatochno pripisat' k kajdomu slovu odin dobavochnyy (kontrol'nyy) dvoichnyy razryad i vybrat' cifru etogo razryada tak, chtoby obschee koli-chestvo edinic v izobrajenii lyubogo chisla bylo, naprimer, chetnym. Kajdyy kontr. Bit – bit chet-nosti s voey gruppe – 1: 1,3,5; 2: 2,3,6; 4: 4,5,6.

Kod Hemminga pozvolyaet ispravit' odnu oshibku i obnarujit' dve. Krome togo, my mojem vossta-navlivat' inf-ciyu v odnoy ili dvuh poziciyah.

Odinochnaya oshibka v kakom-libo razryade peredavaemogo slova izmenit chetnost' obschego koliche-stva edinic. Schetchiki po modulyu 2, podschityvayuschie kolichestvo edinic, kotorye soderjatsya sre-di dvoichnyh cifr chisla, mogut davat' signal o nalichii oshibok.Pri etom nevozmojno uznat', v kakom imenno razryade proizoshla oshibka, i, sledovatel'no, net vozmojnosti ispravit' ee. Ostayutsya nezamechennymi takje oshibki, voznikayuschie odnovremenno v dvuh, v chetyreh ili voobsche v chetnom kolichestve razryadov. Kody, v kotoryh vozmojno avtomaticheskoe ispravlenie oshibok, nazyvayutsya samokorrektiruyuschimisya. Dlya postroeniya samokorrektiruyuschegosya koda, rasschitannogo na ispravlenie odinochnyh oshibok, odnogo kontrol'nogo razryada nedostatochno. Kak vidno iz dal'neyshego, kolichestvo kontrol'nyh razryadov k doljno byt' vybrano tak, chtoby udovletvoryalos' neravenstvo  ili  , gde m — kolichestvo osnovnyh dvoichnyh razryadov kodovogo slova.

 

V4. Alg-my i ih sv-va. Sposoby zapisi alg-ma. Razl. podhody k razrabotke alg-mov. Form-ciya ponyatiya alg-m. Ponyatie slojnosti alg-ma. Polinomial'nye i eksponencial'nye alg-my, ponyatie trudnoy zadachi.

Algoritm (v t.alg-mov) - tochnoe predpisanie, kotoroe zadaet vychislit. Process, nachinayuschiysya s proiz. Ishodnyh dannyh i napravlennyy na poluchenie opredelyaemogo etimi ishodnymi dannymi rez-ta. Pri reshenii prakt.zadach trebuetsya menee formal'noe ili bolee soderjatel'noe opredele-nie. – ponyatnoe tochnoe predpisanie ispolnitelyu sovershit' opred. posled-t' deystviy dlya dosti-jeniya ukazannoy celi ili resheniya posled.zadachi. Sv-va:

1. Diskretnost' – alg-m d.predstavlyat' process resheniya zadachi kak posled. vypolnenie prostyh (ili ranee opredelennyh) shagov. Kajdoe deystvie, predusmotrennoe alg-mom, ispolnyaetsya tol'ko posle togo, kak zakonchilos' ispolnenie predyduschego;

2. Opredelennost' – kajdoe pravilo alg-ma d.b. chetkim, odnoznachnym i ne ostavlyat' mesta dlya proizvola;

3. Rezul'tativnost' (konechnost') – alg-m d. privodit' k resheniyu zadachi za konechnoe chislo shagov;

4. Massovost' – alg-m resheniya zadachi razrabatyvaetsya v obschem vide, t.e. on d.b. primenim dlya ne-kotorogo klassa zadach, razlichayuschihsya tol'ko ishodnymi dannymi;

5. Ponyatnost' – alg-m d.vklyuchat' tol'ko te komandy, kotorye dostupny ispolnitelyu i vhodyat v ego sistemu komand.

Ispol'zuyutsya sled. sposoby predstavleniya algoritma:

1. na estestvennom yazyke (poshagovoe opisanie kajdogo shaga slovesno, obychno numeruetsya);

2. v graficheskom vide (v vide blok-shem - graficheskiy sposob, s pomosch'yu kotorogo mojno opi-sat' alg-m, gde kajdyy shag izobrajaetsya v vide svyazannyh blokov.;

3. na algoritmicheskom yazyke;

4. na yazyke programmirovaniya, v vide programmy (koda).

 

Zapis' na algoritmicheskom yazyke :

alg Ploschad' pryamougol'nika (arg cel a,b, rez cel S)

dano | a>0 , a>0

nado | S = a*b

nach

| vvod a,b;

| S:=a*b;

| vyvod "S = ", S;

kon

 

Zapis' algoritma na yazyke Paskal':

Program Task1 (input, output);

Var

a,b,s : integer;

Begin

writeln (‘Vvedite storony a i b’);

read (a, b);

S:=a*b;

write (‘S=‘,S,’kv.sm.’)

End.

 

Razrabotka algoritmov: podhody

1) operacional'nyy - orientirovan na te operacii, kotorye mojet vypolnyat' processor - opera-ciya prisvaivaniya, arifmeticheskie operacii, operacii sravneniya, uslovnogo i bezuslovnogo pere-hodov,vyzova podprogramm. Etot podhod pozvolyaet sozdavat' kompaktnye i effektivnye program-my. Bol'shie programmy sozdavat' slojno, problema v cheloveke. Programmy bystro stanovitsya ne-ponyatnoy, trudno iskat' oshibki. Primer: assembler, klassicheskiy beysik.

2) Strukturnyy – razrabotan s uchetom nedostatkov operacional'nogo podhoda. V osnove lejit kombinaciya treh struktur: sledovanie, vetvlenie, cikl.

Dlya glubokogo izucheniya sv-v alg-ma i ego org-cii neobhodima form-ciya, chtoby imet' vozm-t' de-lat' dokazatel'nye utverjdeniya o sv-vah alg-ma. Podhody k form-cii ponyatiya alg-m: teoriya ko-nechnyh i beskonechnyh avtomatov; teoriya vychislimyh (rekursivnyh) f-ciy; -ischislenie Chercha.

Tezis Chercha-T'yuringa (dokazat' nel'zya, no i oproverjeniy net) – lyubaya intuitivno vychisl. f-ciya m.b. vychislena nekotoroy determinir. m.T'yuringa, t.e. vse zadachi, kotorye reshayutsya pri po-moschi fizich. vychisl. ustroystv, reshayutsya pri pomoschi m.T'yuringa.

Glavnaya cel' form-cii ponyatiya alg-ma - podoyti k resheniyu problemy algoritm. razreshimosti razl. mat. zadach, t.e. otvetit' na vopros, mojet li byt' postroen algoritm, privodyaschiy k resheniyu zadachi. Zadacha naz. algoritm. nerazreshimoy, esli ne susch-et m.T'yuringa, kotoraya ee reshaet – primer - problema raspoznavaniya ekviv-ti alg-mov: nel'zya postroit' alg-m, kotoryy po lyubim dvum alg-am vyyasnil by, vychislyayut oni odnu i tu je f-ciyu ili net.

Susch-et dva par-ra, po kotorym analiziruetsya slojnost' alg-mov – vremya vypolneniya alg-ma i ob"em neobhod. pamyati dlya vypolneniya alg-ma. Alg-my po slojnosti delyatsya na polinominal'nye i eksponencial'nye.

Eksponencial'nye – slojnost' opisyvaetsya nekotoroy eksponencial'noy f-ciey. Esli razmer-nost' zadachi vozrastaet lineyno, vremya ee resheniya vozrastaet eksponencial'no. Zadachi, imeyuschie eksponenc. slojnost', schitayutsya nerazreshimymi, za isklyucheniem sluchaev malyh n.

Polinominal'nye – slojnost', oboznachaetsya O(nconst), O(n), O(n2).

Esli zadacha reshaetsya polinominal'nym alg-mom, to takaya zadacha real'no vypolnima, a esli dlya resheniya zadachi susch-et tol'ko eksponenc. alg-m – trudnaya zadacha.

 

V5. PO, ego klass-ciya. OS. Ih zadachi i har-ki. Osn. OS dlya PEVM.

PO - sov-t' programm, vyp-yh vychislit sistemoy. PO po naznacheniyu delitsya na:

Sistemnoe - sozdanie operac. sredy, funkc-nie drugih programm; obespechenie eff.raboty samogo kom-ra; provedenie diag-ki apparatnoy chasti kom-ra i seti; vypolnenie vspomogat. tehnich. processov. Sistemnoe PO delitsya na bazovoe (minim. nabor programm, obespechivayuschiy norm. rabotu komp-ra: OS, operac. obolochki, setevaya operac. obolochka) i servisnoe (programmy, kotorye rasshiryayut vozm-ti bazovogo PO i organizuyut bolee udobnuyu sredu dlya raboty pol'zovatelya: antivirusnye programmy, arhivatory, programmy obslujivaniya seti)

Prikladnoe obespechivaet vypolnenie neobh. pol'zovatelyam rabot - instrumentariy dlya resheniya funkc. zadach; obrabotka inf-cii; reshenie zadach opred. Oblasti - PPP buh ucheta, kadrovogo ucheta, tekstovye i tablichnye processory, graficheskie redaktory, nastol'nye izdatel'skie sistemy i t.d.

Instrumental'noe - obespechivaet process razrabotki programm na yazykah programm-niya: sovr. sis-my programm-niya Paskal', Beysik).

OS – sis-ma programm, kotoraya obespechivaet interfeys mejdu pol'zovatelem i apparatnoy chast'yu komp-ra, t.e. obespechivaet upravlenie resursami komp-ra., upravlenie processami i ih vzaimodeystvie s ustroystvom komp-ra i dannymi. F-cii: osuschestvlenie dialoga s pol'zovatelem; vvod-vyvod i upravlenie dannymi; planirovanie i org-ciya processa obrabotki programm; raspredelenie resursov (operativnoy pamyati i kesha, processora, vneshnih ustroystv); zapusk programm na vypolnenie; vsevozmojnye vspomogat. operacii obslujivaniya; peredacha inf-cii mejdu razl. vnutr. ustroystvami; programmnaya podderjka raboty periferiynyh ustroystv.

Razlichayut chetyre osn. klassa OS: odnopol'zovatel'skie odnozadachnye; odnopol'zovatel'skie odnozadachnye s fonovoy pechat'yu; odnopol'zovatel'skie mnogozadachnye; mnogopol'zovatel'skie mnogozadachnye. Osn. har-ki OS: razryadnost'; chislo programm odnovremenno vypolnennyh pod upravleniem OS; mnogopotochnost'; tip pol'zovatel'skogo interfeysa; trebovaniya k apparatnym resursam; proizvoditel'nost', nadejnost'; obespechennost' prikladnymi programmami; nalichie setevyh vozm-tey; kol-vo podderjivaemyh processov; otkrytost'; sposob ispol'zovaniya opera-tivnoy pamyati - lineynyy adresnyy sposob - OS rabotaet so vsey sistemnoy pamyat'yu kak s edi-nym ne preryvnym adresnym prostranstvom i segmentarnyy - OS rabotaet s nebol'shim ob"emom dostupnoy bez special'nyh sredstv pamyat'yu.

Trebovaniya k OS:

1. sposobnost' vypolneniya osn. f-ciy (eff. upravlenie resursami, obespechenie udobnogo interfeysa dlya pol'zovatelya);

2. rasshiryaemost' (legkoe vnesenie izmeneniy, kod d.b. napisan, tak chto by legko vnosit' izmeneniya ne narushaya celostnosti sis-my);

4. perenosimost' (legko li perenositsya s processora odnogo tipa na drugoy tip processora i s odnoy apparatnoy platformy na druguyu);

5. nadejnost' i otkazoustoychivost';

6. sovmestimost' (sposobnost' OS vypolnyat' programmy, napisannye dlya OS s drugoy apparatnoy platformoy ili bolee rannih OS);

7. bezotkaznost' (OS doljna obladat' sredstvami zaschity resursov);

8. proizvoditel'nost'.

 

V6. Semeystvo OS Windows. Raznovidnosti OS Windows, orientirovannye na konechnogo pol'zovatelya. Ih har-k, interfeys i osn. ob"ekty. Tehnologiya OLE.

Ar-ra Windows 98 - polnost'yu 32-razryadnoe yadro, vklyuchaya dispetcher pamyati, vytesnyayuschaya mno-gozadachnost' i mnogopotochnost'; podderjka razlichnyh faylovyh sistem (FAT, FAT32, ISO 9660, UDF, DVD); rasshirennye setevye vozmojnosti; model' WDM, pozvolyayuschaya ispol'zovat' WDM-sovmestimye drayvera; procedury korrektnogo osvobojdeniya resursov v sluchae sboev programmno-go obespecheniya ili drayverov; menedjer virtual'noy mashiny (Virtual Machine Manager):

- upravlenie stranichnoy adresaciey pamyati

- upravlenie processami

- podderjka MS-DOS rejima

Ar-ra Windows NT sostoit iz NT executive i zaschischennye podsistemy. Pri razrabotke str-ry Windows NT byla v znachitel'noy stepeni ispol'zovana koncepciya mikroyadra. OS razdelena na ne-skol'ko podsistem, kajdaya iz kotoryh vypolnyaet otdel'nyy nabor servisnyh funkciy - naprimer, servis pamyati, servis po sozdaniyu processov, ili servis po planirovaniyu processov. Kajdyy server vypolnyaetsya v pol'zovatel'skom rejime, vypolnyaya cikl proverki zaprosa ot klienta na odnu iz ego servisnyh funkciy. Klient, kotorym mojet byt' libo drugaya komponenta OS, libo prikladnaya programma, zaprashivaet servis, posylaya soobschenie na server. Yadro OS (ili mikroyadro), rabotaya v privilegirovannom rejime, dostavlyaet soobschenie nujnomu serveru, zatem server vypolnyaet operaciyu, posle etogo yadro vozvraschaet rezul'taty klientu s pomosch'yu drugogo soobscheniya.

Strukturno Windows NT mojet byt' predstavlena v vide dvuh chastey: chast' operacionnoy siste-my, rabotayuschaya v rejime pol'zovatelya, i chast' operacionnoy sistemy, rabotayuschaya v rejime yadra.

Podderjku zaschischennyh podsistem obespechivaet ispolnitel'naya chast' - Windows NT executive, kotoraya rabotaet v prostranstve yadra i nikogda ne sbrasyvaetsya na disk. Ee sostavnymi chastyami yavlyayutsya:

1. Menedjer ob"ektov. Sozdaet, udalyaet i upravlyaet ob"ektami NT executive - abstraktnymi tipami dannyh, ispol'zuemyh dlya predstavleniya resursov sistemy.