Основы информационных технологий

Вопросы по темам (01-10)

Тема № 01

Назовите самое первое вычислительное устройство.

Счёты или Абак.

Назовите самое популярное механическое устройство для вычислений.

Арифмо́метр — настольная или портативная механическая вычислительная машина, предназначенная для точного умножения и деления, а также — для сложения и вычитания.

Кто был первым в мире программистом?

Ада Лавлейс. Она известна прежде всего созданием описания вычислительной машины, проект которой был разработан Чарльзом Бэббиджем. Составила первую в мире программу (для этой машины). Ввела в употребление термины «цикл» и «рабочая ячейка», и считается первым программистом в истории.

Тема № 02

Как работает электромеханическое реле?

Реле управляет потоком электронов. Провод управления определяет открыта или закрыта цепь. При наличии тока в контуре управления, он проходя через катушку создаёт электромагнитное поле, которое притягивает часть реле замыкая основной контур. При отсутствии тока управления контур размыкается пружиной.

Какой компонент стал основой вычислительных машин после электромеханических реле?

Это были вакуумные трубки. В отличии от механических реле они не имели движущихся частей, что повышало их скорость и уменьшало износ.

Что такое транзистор ?

Транзистор - это радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала способный управлять током в выходной цепи. Изменяя электрический заряд затвора можно управлять проводимостью полупроводникового материала транзистора. В настоящее время транзистор является основой схемотехники подавляющего большинства электронных устройств и интегральных микросхем.

Тема № 03

Что такое алгебра логики и какие 3 основые её операции?

Алгебра логики — раздел математической логики, в котором изучаются операции над логическими выражениями, которые могут принимать 2 значения - истина и ложь. 3 базовые операции алгебры логики это отрицание, конъюнкция (логическое и) и дизъюнкция (логическое или).

Для 3 основых операций отрицания, конъюнкции и дизъюнкции нарисуйте таблицы истинности и схемы их создания из транзисторов.

Операция отрицания	Операция конъюнкции (логическое и)	Операция дизъюнкции (логическое или)
А не А ЛОЖЬ ИСТИНА ИСТИНА ЛОЖЬ	А B А и В ЛОЖЬ ЛОЖЬ ЛОЖЬ ЛОЖЬ ИСТИНА ЛОЖЬ ИСТИНА ЛОЖЬ ЛОЖЬ ИСТИНА ИСТИНА ИСТИНА	А B А или В ЛОЖЬ ЛОЖЬ ЛОЖЬ ЛОЖЬ ИСТИНА ИСТИНА ИСТИНА ЛОЖЬ ИСТИНА ИСТИНА ИСТИНА ИСТИНА

Для операции исключающего или (xor) нарисуйте таблицу истинности и схему создания из трёх основных элементов.

А B А xor В ЛОЖЬ ЛОЖЬ ЛОЖЬ ЛОЖЬ ИСТИНА ИСТИНА ИСТИНА ЛОЖЬ ИСТИНА ИСТИНА ИСТИНА ЛОЖЬ

Тема № 04

Напишите основную формулу для перевода из произвольной системы счисления в десятичную.

q - основание системы счисления из которой мы переводим число
n - количество цифр в числе
A1...An - цифры переводимого числа от младшего разряда к старшему

Число = An*q^(n) + An-1*q^(n-1) + ... + A2*q^1 + A1*q^0

Сложите 183 и 19 в десятичной и двоичной системах счисления.

Как дробные числа хранятся в памяти. Объясните на примере числа 625,9

Тема № 05

Нарисуйте таблицу вариантов и схему сложения 2-х однобитных чисел из логических элементов - половинного сумматора. В схеме должны быть 2 бита на входе и сумма и бит переноса на выходе.

Нарисуйте таблицу вариантов и схему сложения 2-х однобитных чисел с переносом - полного сумматора. В схеме должны быть на входе - 2 бита и возможный перенос из предыдущего разряда, на выходе - сумма и бит переноса.

Нарисуйте схему которая определяет равно ли 8-ми битное число нулю. На входе должны быть 8 бит, а на выходе 1 - если число равно 0, и 0 - если не равно.

Тема № 06

Нарисуйте из логических элементов 2 схемы

для хранения нуля, единицы.

Нарисуйте схему объединяющую схемы для хранения нуля и единицы в общую схему позволяющую хранить оба значения.

Как мы уменьшаем количество необходимых линий передачи сигналов при группировки ячеек памяти?

Мы используем общий канал передачи данных и с помощью мультиплексора выбираем нужную ячейку в которую должна происходить запись или из которой мы читаем данные.

Тема № 07

Как называются 3 этапа выполнения инструкций процессором?

Это этапы захвата, декадирования и выполнения инструкции.

Нарисуйте схему проверки соответствия кода операции значению 0010. На входе должно быть 4 бита, а на выходе 1 при коде 0010, и 0 при любом другом значении.

В каких единицах измеряется тактовая частота процессора?

В герцах. Это единица частоты периодических процессов. Через основные единицы СИ герц выражается следующим образом: 1 Гц = 1 с−1. 1 Гц означает одно исполнение (реализацию) такого процесса за одну секунду, другими словами — одно колебание в секунду.

Тема № 08

Назовите три признака компьютера с архитектурой фон Неймана.

1. Принцип однородности памяти. Команды и данные хранятся в одной и той же памяти и внешне в памяти неразличимы.
2. Принцип адресности. Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек, причём процессору в произвольный момент доступна любая ячейка.
3. Принцип программного управления. Все вычисления, предусмотренные алгоритмом решения задачи, должны быть представлены в виде программы, состоящей из последовательности управляющих слов — команд.

Какие базовые виды инструкций могут использовать процессоры?

Инструкции присваивания (например загрузить значение в регистр процессора), арифметические инструкции (например инструкция сложения), инструкции перехода (например инструкции условного и безусловного перехода) и инструкции для работы с памятью (загрузка значений из памяти в регистр или операции между значениями в регистрах и в памяти).

Какая инструкция необходима в процессоре для создания циклов?

Инструкция перехода.

Тема № 09

Как называется блок памяти в процессоре предназначенный для ускорения взаимодействия с оперативной памятью?

Кэш процессора

Какие методы современные процессоры применяют для ускорения своей работы?

Они одновременно задействую разные части для выполнения нескольких инструкций одновременно.

Как производители увеличивают производительность процессора?

Они добавляют дополнительные блоки которые обрабатывают популярные операции и увеличивают количество ядер и тактовую частоту.

Тема № 10

Назовите вид памяти, который использовали ткацкие станки Жаккарда.

Перфокарты.

Назовите первые две советские электронно-вычислительные машины.

МЭСМ и М-1

Назовите ещё один способ ввода данных в ранние компьютерные системы помимо перфокарт.

Панели переключателей.

Вопросы по темам (11-20)

Тема № 11

Как назывались первые программы переводящие инструкции в машинный код.

Ассемблеры.

Для какого языка был написан первый компилятор.

А-0

Назовите 5 популярных современных языков программирования.

Любые 5 из списка: C, Java, Python, C++, C#, Visual Basic, Javascript, PHP, R, Swift, Go, Ruby, Assembly, MATLAB, Perl, Scratch, Rust

Тема № 12

Что такое синтаксис языка программирования?

Синтаксис языка программирования - это набор правил, описывающий структуру программ, считающихся корректными.

Как называются 3 базовые управляющие конструкции.

Последовательность, ветвление и цикл.

Как называются части программы, которые могут быть вызваны для выполнения определённой задачи с возможной передачей параметров и получением результата.

Подпрограммы или функции.

Тема № 13

Опишите алгоритм пузырьковой сортировки.

Алгоритм состоит из повторяющихся проходов по сортируемому массиву. За каждый проход элементы последовательно сравниваются попарно и, если порядок в паре неверный, выполняется обмен элементов. Проходы по массиву повторяются {\displaystyle N-1}N-1 раз или до тех пор, пока на очередном проходе не окажется, что обмены больше не нужны, что означает — массив отсортирован. При каждом проходе алгоритма по внутреннему циклу, очередной наибольший элемент массива ставится на своё место в конце массива рядом с предыдущим «наибольшим элементом», а наименьший элемент перемещается на одну позицию к началу массива («всплывает» до нужной позиции, как пузырёк в воде — отсюда и название алгоритма).

Опишите алгоритм сортировки слиянием.

Для решения задачи сортировки эти три этапа выглядят так:

Сортируемый массив разбивается на две части примерно одинакового размера;

Каждая из получившихся частей сортируется отдельно, например — тем же самым алгоритмом;

Два упорядоченных массива половинного размера соединяются в один.

Рекурсивное разбиение задачи на меньшие происходит до тех пор, пока размер массива не достигнет единицы (любой массив длины 1 можно считать упорядоченным).

Соединение двух упорядоченных массивов в один.

Основную идею слияния двух отсортированных массивов можно объяснить на следующем примере. Пусть мы имеем два уже отсортированных по возрастанию подмассива. Тогда:

Слияние двух подмассивов в третий результирующий массив.

На каждом шаге мы берём меньший из двух первых элементов подмассивов и записываем его в результирующий массив. Счётчики номеров элементов результирующего массива и подмассива, из которого был взят элемент, увеличиваем на 1.

«Прицепление» остатка.

Когда один из подмассивов закончился, мы добавляем все оставшиеся элементы второго подмассива в результирующий массив.

Что такое сложность алгоритма.

Вычислительная сложность — понятие в информатике и теории алгоритмов, обозначающее функцию зависимости объёма работы (количество операций), которая выполняется некоторым алгоритмом, от размера входных данных.

Тема № 14

Что такое массив и связанный список?

Массив — структура данных, хранящая набор значений (элементов массива), идентифицируемых по индексу или набору индексов, принимающих значения из некоторого заданного непрерывного диапазона.

Связный список — базовая динамическая структура данных в информатике, состоящая из узлов, каждый из которых содержит как собственно данные, так и одну или две ссылки («связки») на следующий и/или предыдущий узел списка.

Что такое очередь и стек?

Очередь — абстрактный тип данных с дисциплиной доступа к элементам «первый пришёл — первый вышел» (FIFO, англ. first in, first out). Добавление элемента (принято обозначать словом enqueue — поставить в очередь) возможно лишь в конец очереди, выборка — только из начала очереди (что принято называть словом dequeue — убрать из очереди), при этом выбранный элемент из очереди удаляется.

Стек (англ. stack — стопка; читается стэк) — абстрактный тип данных, представляющий собой список элементов, организованных по принципу LIFO (англ. last in — first out, «последним пришёл — первым вышел»).

Что такое дерево и граф?

Дерево — одна из наиболее широко распространённых структур данных в информатике, эмулирующая древовидную структуру в виде набора связанных узлов. Является связным графом, не содержащим циклы. Начальный узел называется корнем, а конечные - листьями.

Граф — математическая абстракция реальной системы объектов любой природы, обладающих парными связями. Граф как математический объект есть совокупность двух множеств — множества самих объектов, называемого множеством вершин и множеством их парных связей, называемой множеством рёбер. Элемент множества рёбер - это пара элементов множества вершин.

Тема № 15

Опишите машину Тьюринга.

В состав машины Тьюринга входит неограниченная в обе стороны лента, разделённая на ячейки, и управляющее устройство, способное находиться в одном из множества состояний. Число возможных состояний управляющего устройства конечно и точно задано.

Управляющее устройство может перемещаться влево и вправо по ленте, читать и записывать в ячейки символы некоторого конечного алфавита. Выделяется особый пустой символ, заполняющий все клетки ленты, кроме тех из них, на которых записаны входные данные.

Управляющее устройство работает согласно правилам перехода, которые представляют алгоритм, реализуемый данной машиной Тьюринга. Каждое правило перехода предписывает машине, в зависимости от текущего состояния и наблюдаемого в текущей клетке символа, записать в эту клетку новый символ, перейти в новое состояние и переместиться на одну клетку влево или вправо.

Что такое тест Тьюринга?

Это тест, идея которого была предложена Аланом Тьюрингом в статье «Вычислительные машины и разум», опубликованной в 1950 году в философском журнале Mind. Тьюринг задался целью определить, может ли машина мыслить.

Стандартная интерпретация этого теста звучит следующим образом: «Человек взаимодействует с одним компьютером и одним человеком. На основании ответов на вопросы он должен определить, с кем он разговаривает: с человеком или компьютерной программой. Задача компьютерной программы — ввести человека в заблуждение, заставив сделать неверный выбор».

Все участники теста не видят друг друга. Если судья не может сказать определённо, кто из собеседников является человеком, то считается, что машина прошла тест.

Как расшифровавыется аббревиатура CAPTCHA?

CAPTCHA (Капча) — англ. Completely Automated Public Turing test to tell Computers and Humans Apart — полностью автоматизированный публичный тест Тьюринга для различения компьютеров и людей.

Тема № 16

Что такое объектно-ориентированное программирование?

Объектно-ориентированное программирование (ООП) — методология программирования, основанная на представлении программы в виде совокупности объектов, каждый из которых является экземпляром определённого класса, а классы образуют иерархию наследования.

Основные принципы ООП:

абстракция для выделения в моделируемом предмете важного для решения конкретной задачи по предмету;

инкапсуляция - это размещение в одном компоненте данных и методов, которые с ними работают и скрытие внутренней реализации от других компонентов;

наследование для быстрой и безопасной организации родственных понятий: чтобы было достаточно на каждом иерархическом шаге учитывать только изменения, не дублируя всё остальное, учтённое на предыдущих шагах;

полиморфизм для определения точки, в которой единое управление лучше распараллелить или наоборот — собрать воедино.

Какие программы чаще всего используют программисты для написания программ и какие возможности они предоставляют?

Интегрированная среды разрабоотки (англ. Integrated development environment — IDE).

Они часто включает в себя: текстовый редактор, транслятор (компилятор и/или интерпретатор), средства автоматизации сборки, отладчик.

Что такое системы контроля версий?

Система управления версиями (от англ. Version Control System, VCS) — программное обеспечение для облегчения работы с изменяющейся информацией. Система управления версиями позволяет хранить несколько версий одного и того же документа, при необходимости возвращаться к более ранним версиям, определять, кто и когда сделал то или иное изменение.

Такие системы наиболее широко используются при разработке программного обеспечения для хранения исходных кодов разрабатываемой программы.

Тема № 17

Что такое интегральная схема?

Интегральная схема или микросхема или чип (англ. chip «тонкая пластинка»: первоначально термин относился к пластинке кристалла микросхемы) — микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности (кристалл), изготовленная на полупроводниковой подложке (пластине или плёнке).

Что такое печатная плата?

Печатная плата (англ. printed circuit board, PCB) — пластина из диэлектрика, на поверхности и/или в объёме которой сформированы электропроводящие цепи электронной схемы. Печатная плата предназначена для электрического и механического соединения различных электронных компонентов. Электронные компоненты на печатной плате соединяются своими выводами с элементами проводящего рисунка обычно пайкой.

Что такое фотолитография?

Фотолитография — метод получения определённого рисунка на поверхности материала, широко используемый в микроэлектронике и других видах микротехнологий, а также в производстве печатных плат. Суть процесса фотолитографии сводится к тому, что вначале на обрабатываемую поверхность наносится тонкая фоточувствительная полимерная плёнка (фоторезист). Затем эта плёнка засвечивается через фотошаблон с заданным рисунком. Далее проэкспонированные участки удаляются в проявителе. Получившийся на фоторезисте рисунок используется для последующих этапов формирования изделия, например травление, электроосаждение или вакуумное напыление.

Тема № 18

Что такое операционная система?

Операционная система, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.

Что такое виртуальная память?

Виртуальная память (англ. virtual memory) — метод управления памятью компьютера, позволяющий выполнять программы, требующие больше оперативной памяти, чем имеется в компьютере, путём автоматического перемещения частей программы между основной памятью и вторичным хранилищем (например, жёстким диском). Для выполняющейся программы данный метод полностью прозрачен и не требует дополнительных усилий со стороны программиста, однако реализация этого метода требует как аппаратной поддержки, так и поддержки со стороны операционной системы.

Что такое защита памяти?

Защита памяти (англ. Memory protection) — это способ управления правами доступа к отдельным регионам памяти. Используется большинством многозадачных операционных систем. Основной целью защиты памяти является запрет доступа процессу к той памяти, которая не выделена для этого процесса. Такие запреты повышают надёжность работы как программ, так и операционных систем, так как ошибка в одной программе не может повлиять непосредственно на память других приложений.

Тема № 19

Как работала память на линиях задержки?

Память на линиях задержки — разновидность компьютерной памяти, использовавшейся в ранних цифровых компьютерах. В трубку заполненную ртутью помещаются на разных концах динамик и микрофон. Наличие и отсутствие звуковой волны кодирует один бит: 0 или 1. Сигнал выходя из динамика и проходя через трубку принимался микрофоном и после усиления возращался обратно в динамик.

Как работала память на магнитных сердечниках?

Память на магнитных сердечниках (англ. magnetic core memory) или ферритовая память (англ. ferrite memory) — запоминающее устройство, хранящее информацию в виде направления намагниченности небольших ферритовых сердечников, обычно имеющих форму кольца. Ферритовые кольца расставлялись в прямоугольную матрицу и через каждое кольцо проходило от двух до четырёх проводов для считывания и записи информации. Память на магнитных сердечниках была основным типом компьютерной памяти с середины 1950-х и до середины 1970-х годов.

Как работает жёский диск?

Накопитель на жёстких магнитных диисках, или НЖМД (англ. hard (magnetic) disk drive, HDD, HMDD), жёсткий диск, винчестер — запоминающее устройство (устройство хранения информации, накопитель) произвольного доступа, основанное на принципе магнитной записи. Является основным накопителем данных в большинстве компьютеров.

Информация в НЖМД записывается на жёсткие (алюминиевые или стеклянные) пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала, чаще всего диоксида хрома. В НЖМД используется одна или несколько пластин на одной оси. Считывающие головки в рабочем режиме не касаются поверхности пластин благодаря прослойке набегающего потока воздуха, образующейся у поверхности при быстром вращении.

Тема № 20

Что такое кодировка или наблор символов?

Набор символов (англ. character set) — таблица, задающая кодировку конечного множества символов алфавита (обычно элементов текста: букв, цифр, знаков препинания). Такая таблица сопоставляет каждому символу последовательность длиной в один или несколько символов другого алфавита (если мы говорим про кодировку текстовых файлов, то символам сопоставляются числовые значения).

Что как правило зранится в заголовке файла?

Во многих форматах в заголовке хранятся метаданные, т.е. данные о данных хранимых в файле. Это могут быть такие характеристики данных как, например, формат аудио или размер изображения.

Какая информация записывается в файлах для хранения аудио?

В файле хранятся данные о звуковом давлении на мембрану микрофона некоторое количество раз в секунду, например частота 44100 герц означает запись значений 44100 раз в секунду.