Билет № 4

1. Внешняя память компьютера. Носители информации (гибкие и жесткие диски, CD-ROM-диски).

2. Технология логического программирования. Основные структуры и средства логического программирования (язык ПРОЛОГ).

3. Определение результата выполнения алгоритма по его блок-схеме (записи на алгоритмическом языке или на языке программирования).

1.

Основное назначение внешней памяти компьютера — долговременное хранение большого количества различных файлов (программ, данных и т. д.). Устройство, которое обеспечивает запись/считывание информации, называется накопителем, а хранится информация на носителях. Наиболее распространенными являются накопители следующих типов:

— накопители на гибких магнитных дисках (НГМД) двух различных типов, рассчитанные на диски диаметром 5,25" (емкость 1,2 Мб) и диски диаметром 3,5" (емкость 1,44 Мб);

— накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД) информационной емкостью от 4 до 80 Гб;

— накопители CD-ROM для CD-ROM-дисков емкостью 640 Мб.

Для пользователя имеют существенное значение некоторые технико-экономические показатели: информационная емкость, скорость обмена информацией, надежность ее хранения и, наконец, стоимость накопителя и носителей к нему.

Тип накопителя	Емкость носителя	Скорость обмена	Опасные воздействия	Ориентировочная стоимость накопителя в у. е.	Ориентировочная стоимость носителя в у. е.
НГМД 5,25"	1,2 Мб	Низкая	Магнитные поля, нагревание	12	0,5
НГМД 3,5"	1,44 Мб	Низкая
НЖМД	До 80 Гб	от 3 до 10 Мб/с	Удары	200
CD-ROM	640 Мб	до 6-8 Мб/с	Загрязнение	40	4

В основу записи, хранения и считывания информации положены два физических принципа, магнитный и оптический. В НГМД и НЖМД используется магнитный принцип. При магнитном способе запись информации производится на магнитный носитель (диск, покрытый ферромагнитным лаком) с помощью магнитных головок.

В процессе записи головка с сердечником из магнитомягкого материала (малая остаточная намагниченность) перемещается вдоль магнитного слоя магнитожесткого носителя (большая остаточная намагниченность). Электрические импульсы создают в головке магнитное поле, которое последовательно намагничивает (1) или не намагничивает (0) элементы носителя.

При считывании информации намагниченные участки носителя вызывают в магнитной головке импульс тока (явление электромагнитной индукции).

Носители информации имеют форму диска и помещаются в конверт из плотной бумаги (5,25") или пластмассовый корпус (3,5"). В центре диска имеется отверстие (или приспособление для захвата) для обеспечения вращения диска в дисководе, которое производится с постоянной угловой скоростью 300 об/с.

В защитном конверте (корпусе) имеется продолговатое отверстие, через которое производится запись/ считывание информации. На боковой кромке дискет (5,25") находится маленький вырез, позволяющий производить запись, если вырез заклеить непрозрачной наклейкой, запись становится невозможной (диск защищен). В дискетах 3,5" защиту от записи обеспечивает предохранительная защелка в левом нижнем углу пластмассового корпуса.

Диск должен быть форматирован, т.е. должна быть создана физическая и логическая структура диска. В процессе форматирования на диске образуются концентрические дорожки, которые делятся на сектора, для этого головка дисковода расставляет в определенных местах диска метки дорожек и секторов.

Например, на гибком диске формата 3,5":

• размер сектора — 512 байт;

• количество секторов на дорожке — 18;

• дорожек на одной стороне — 80;

• сторон — 2.

Жесткие магнитные диски состоят из нескольких дисков, размещенных на одной оси и вращающихся с большой угловой скоростью (несколько тысяч оборотов в минуту), заключенных в металлический корпус. Большая информационная емкость жестких дисков достигается за счет увеличения количества дорожек на каждом диске до нескольких тысяч, а количества секторов на дорожке — до нескольких десятков. Большая угловая скорость вращения дисков позволяет достигать высокой скорости считывания/записи информации (более 5 Мб/с).

CD-ROM-накопители используют оптический принцип чтения информации. Информация на CD-ROM-диске записана на одну спиралевидную дорожку (как на грампластинке), содержащую чередующиеся участки с различной отражающей способностью. Лазерный луч падает на поверхность вращающегося CD-ROM-диска, интенсивность отраженного луча соответствует значениям 0 или 1. С помощью фотопреобразователя они преобразуются в последовательности электрических импульсов.

Скорость считывания информации в CD-ROM-накопителе зависит от скорости вращения диска. Первые CD-ROM-накопители были односкоростными и обеспечивали скорость считывания информации 150 Кб/с, в настоящее время все большее распространение получают 24-скоростные CD-ROM-накопители, которые обеспечивают скорость считывания информации до 3,6 Мб/с.

Информационная емкость CD-ROM-диска может достигать 640 Мб. Производятся CD-ROM-диски либо путем штамповки (диски белого цвета), либо записываются (диски желтого, голубого и зеленоватого цвета) на специальных устройствах, которые называются CD-recorder.

2.

Язык Пролог хорошо приспособлен для решения тех задач, в которых речь идет об отношениях между различными объектами. Программирование на Прологе состоит в определении отношений и в постановке вопросов, касающихся этих отношений. Классический пример — родственные отношения. Тот факт, что Иван является родителем Петра, записывается на Прологе так:

родитель(иван, петр).

родитель — это имя отношения, иван и петр — аргументы этого отношения. Итак, на Прологе можно определить отношение между двумя и более объектами или унарное отношение, т.е. утверждение относительно одного объекта. Вся система родственных отношение описывается следующей Пролог программой:

родитель(мария, иван).

родитель(василий, иван).

родитель(иван, Клавдия).

родитель(иван, пульхерия).

родитель(клавдия, петр).

Эту программу можно ввести в Пролог-систему и задавать вопросы системе:

? — родитель(иван, клавдия).

На этот вопрос система ответит «да». На вопрос:

? — родитель(иван, петр).

система ответит «нет».

В предложениях можно использовать переменные. Так, вопрос «Кто является родителем Клавдии?» можно записать так:

? — родителя(Х, клавдия).

На этот вопрос система даст ответ:

Х=иван

Вопросы к системе состоят из одного или более целевых утверждений (целей). Такая последовательность целей, как:

родитель(Х, клавдия), родитель(X, пульхерия)

означает конъюнкцию целевых утверждений: «X — родитель Клавдии» и «X» — родитель Пульхерии».

Кроме утверждений, касающихся отношений между конкретными объектами (такие утверждения предполагаются истинными и называются фактами), возможно описать в Пролог-программе правила — утверждения, истинность которых зависит от определённых условий, например отношение бабушкаилидедушка можно записать на Прологе так:

бабушкаилидедушка(Х, Z) — родитель(Х, Y), родитель(Y, Z).

Процесс, в результате которого Пролог-система устанавливает, удовлетворяет ли объект запросу, включает в себя логический вывод и исследование различных вариантов. Все это делается автоматически самой Пролог-системой и, как правило, скрыто от пользователя.

Наиболее часто используемой структурой в Прологе являются списки. Список либо пуст, либо состоит из головы и хвоста, который, в свою очередь, также является списком. Как правило, для списков существует специальная нотация и определены операции: определения принадлежности элемента списку, конкатенация, добавление элемента, удаление элемента, удаление подсписка и т. п.