Ссылка на материалы по вопросу

Подробный текст материалов к вопросу опубликован в "Информатике" № 15, 2003, с. 3— 5.

 

Событийное объектно-ориентированное программирование. Событийные и общие процедуры

Базовые понятия

События и их обработчики.

Программа как совокупность обработчиков.

Обязательно изложить

Обработка событий является одной из основ совре­менного программного обеспечения. Событиями в интересующем нас сейчас смысле называется все то, что требует реакции программы. Сюда относятся действия пользователя с мышью и клавиатурой, а также всевозможные изменения состояния системы: появление и исчезновение окон, изменение содержимого области ре­дактирования в результате вывода и многое другое. Написанная нами программа должна в ответ на происхо­дящие события осуществлять те или иные действия: например, по щелчку мыши вызывать появление диалого­вого окна, при закрытии активного окна переключать фокус ввода на одно из оставшихся окон, а при уменьшении размера текста убирать полосы прокрутки.

Подчеркнем, что событие есть базовое понятие, присущее самой операционной системе Windows, a не системам программирования.

При событийном подходе программа рке не является чем-то единым и последовательным, а представляет собой совокупность обработчиков (подчас абсолютно независимых друг от друга) тех или иных событий. Проще говоря, программист должен описать, как его приложение будет реагировать на каждое из обрабатываемых событий. Отметим, что написать несколько небольших обработчиков заметно легче, чем цельную программу.

Нам кажется, что ответ на данный вопрос лучше всего построить на конкретном примере. Один из вариантов такого рассмотрения подробно изложен в предыдущей публикации по билетам 11-го класса, где разбирается несложная программа, которая осуществляет букси­ровку с помощью кнопки мыши небольшой картинки.

 

Желательно изложить

Поскольку реакция программы на события, как правило, связана с конкретными визуальными компонентами — щелчок по кнопке, изменение размеров окна и т.п., обработчики также принято считать методами конкретных объектов. В качестве наиболее распространенного примера рассмотрим заголовок обработчика события OnClick (реакция на щелчок мыши) в системе Delphi для компонента типа Buttonl, имеющий вид procedure TForml.ButtonlClick(Sender: TObject);

Налицо объектно-ориентированная форма записи, где имя метода отделено точкой от класса, к которому принадлежит данный метод.

Заметим, что типичным аргументом является объект Sender, через который система Delphi передает имя кон­кретного объекта, вызывающего обработчик. Последнее обстоятельство представляет большой практический интерес, так: как; позволяет делать общий обработчик; на группу компонентов. Скажем, для калькулятора вместо 10 однотипных обработчиков кнопок можно написать всего один:

п:= 10 * n + (Sender as TButton).tag;

В приведенной формуле предполагается, что переменная п, накапливающая результат набора числа, имеет целочисленный тип, а значения свойства tag у всех кнопок предварительно установлены в соответствии с надписью на кнопке (на кнопке "1" задана 1, на кнопке "2" — 2 и т.д.). Тогда становится понятным, что, используя Sender в качестве конкретной кнопки, мы получаем доступ к ее свойству tag и по стандартной формуле добавляем его к текущему значению числа в качестве последней десятичной цифры.

Описывая функционирование обработчиков событий, целесообразно несколько подробнее рассказать о меха­низме реализации событий в современном программном обеспечении, Материал этот следует считать до­полнительным, но, по мнению авторов, он достаточно нагляден и полезен для понимания сути фундаментальных процессов событийного программирования. Хочется даже провести некоторую аналогию: в физике тоже можно применять некоторые законы электричества, не зная того, что ток есть направленное движение электронов; тем не менее, это, к счастью, (пока!) не является основанием для исключения данного фундаментального материала из школьного курса.

Основой обработки событий в современных программных системах служит посылка и прием сообщений. В простейшем случае сообщение представляет собой несколько помещаемых в строго определенное место памяти целых чисел. Первое является идентификатором сообщения: проще говоря, оно позволяет однозначно определить назначение сообщения. Остальные числа являются параметрами, раскрывающими суть события. Скажем, для случая сообщений мыши это координаты положения ее указате­ля на экране. Для других сообщений содержание инфор­мации, разумеется, будет отличаться, но можно утверждать, что каждому типу сообщений соответствует строго определенная "уточняющая" информация.

Те, кого заинтересовала эта часть вопроса, и кто намерен рассказать о ней на экзамене, могут обратиться к полному тексту билета (см. ссылку в конце вопроса).

Примечание. Советую также в случае более глубокого интереса к вопросу о сообщениях Windows внимательно последить за последующими номерами газеты. Там будет опубликована статья Е.А. Еремина "Что такое скан-код клавиши и как его увидеть", в конце которой описывается довольно простая программа непосредственной обработки сообщений от клави-

БИЛЕТ № 20

1. Компьютерная графика. Аппаратные средства (монитор, видеокарта, видеоадаптер, сканер и др.). Программные средства (растровые и векторные гра-I фические редакторы, средства деловой графики, программы анимации и др.).

2. Этапы развития вычислительной техники. Основные технические характеристики современного персонального компьютера.

3. Практическое задание по работе с электронной почтой (в локальной или глобальной компьютерной сети).

 

Компьютерная графика. Аппаратные средства (монитор, видеокарта, видеоадаптер, сканер и др.). Программные средства (растровые и векторные графические редакторы, средства деловой графики, программы анимации и др.)

Базовые понятия

Компьютерная графика, монитор, видеокарта, видеоадаптер, сканер, цифровой фотоаппарат, растровая компьютерная графика, векторная компьютерная графика, фрактальная компьютерная графика, ЗО-графика, деловая графика, анимационная графика.

 

Обязательно изложить

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине пятидесятых годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью подавляющего числа компьютерных систем, в особенности персональных. Графический интерфейс пользователя сегодня является стандартом "де-факто" для программного обеспечения разных классов, начиная с операционных систем.

Специальную область информатики, занимающуюся методами и средствами создания и обработки изображений с помощью программно-аппаратных вычислительных комплексов, называют компьютерной графикой. Она охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе. Визуализация данных находит применение в самых разных сферах человеческой деятельности. Например, в медицине (компьютерная томография), научных исследованиях, моделировании тканей и одежды, опытно-конструкторских разработках.

В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную. Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика: построение объемных моделей объектов в виртуальном пространстве. Как правило, в ней сочетаются векторный и растровый способы формирования изображений.

На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: "Инженерная графика", "Научная графика", "Web-графика", "Компьютерная полиграфия" — и прочие. На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий образовалась область компьютерной графики и анимации.

Хотя компьютерная графика служит всего лишь инструментом, ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и множества других. Это замечание справедливо как для программных, так и для аппаратных средств создания и обработки изображений на компьютере. Поэтому компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики.

Информационную связь между пользователем и компьютером обеспечивает монитор. Система отображения компьютера состоит из двух главных компонентов:

• монитора (дисплея);

• видеоадаптера (называемого также видеоплатой, или графической платой).

Информация на мониторе может отображаться несколькими способами. Самый распространенный — отображение на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), такой же, как в телевизоре. ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне — экран, покрытый люминофором.

Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью двигаются к экрану. Поток электронов (электронный луч) проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, кото­рые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, который видит пользователь, сидящий перед экраном компьютера.

Химическое вещество, используемое в качестве люминофора, характеризуется временем послесвечения, которое отображает длительность свечения люминофора после воздействия электронного пучка. Время после­свечения и частота обновления изображения должны соответствовать друг другу, чтобы не было заметно мерцание изображения (если время послесвечения очень мало) и отсутствовали размытость и удвоение контуров в результате наложения последовательных кадров (если время послесвечения слишком велико).

Электронный луч движется очень быстро, прочерчивая экран строками слева направо и сверху вниз по траектории, которая получила наименование растр. Период сканирования по горизонтали определяется скоростью перемещения луча поперек экрана.

В процессе развертки (перемещения по экрану) луч воздействует на те, элементарные участки люмино-форного покрытия экрана, в которых должно появиться изображение. Интенсивность луча постоянно меняется, в результате чего изменяется яркость свечения соответствующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется возобновлением (или регенерацией) изображения.

Существуют альтернативные конструкции средств отображения, основанные на других физических явлениях. Позаимствовав технологию у изготовителей плоских индикационных панелей, некоторые компании разработали жидкокристаллические дисплеи, называемые также LCD-дисплеями (Liquid-Crystal Display). Для них характерен безбликовый плоский экран и низкая потребляемая мощность (некоторые модели таких дисплеев потребляют 5 Вт, в то время как мониторы с электронно-лучевой трубкой — по­рядка 100 Вт). По качеству цветопередачи жидкокристаллические панели с активной матрицей в настоящее время превосходят большинство моделей мониторов с электронно-лучевой трубкой.

Разрешающая, способность, или разрешение, монитора — это размер минимальной детали изображе­ния, которую можно различить на экране. Данный параметр характеризуется количеством элементов разложения — пикселей (pixel) — по горизонтали и вертикали экрана. Чем больше количество пикселей, тем более детальное изображение формируется на экране. Необходимое разрешение в значительной степени зависит от конкретного приложения. Символьные приложения (например, текстовый редактор) требуют невысокого разрешения, в то время как приложения с большим объемом графики (например, настольная издательская система) нуждаются в более детальных изображениях.

Важной характеристикой монитора, определяющей четкость изображения на экране, является размер зерна (точки, dot pitch) люминофора экрана монитора. Величи­на зерна монитора имеет значения от 0,41 до 0,18 мм.

Видеоадаптер формирует сигналы управления монитором. Большинство видеоадаптеров поддерживает по крайней мере один из следующих стандартов:

• MDA (Monochrome Display Adapter);

• CGA (Color Graphics Adapter);

• EGA (Enhanced Graphics Adapter);

• VGA (Video Graphics Array);

• SVGA (SuperVGA);

• XGA (extended Graphics Array).

Сканер — это устройство ввода в ЭВМ информации. непосредственно с бумажного документа. Можно вводить тексты, схемы, рисунки, графики, фотографии и другую графическую информацию. Сканеры можно раз­делить на несколько групп: по типу интерфейса, способу формирования сигнала, типу сканируемых документов.

Различают цветные и черно-белые сканеры. Также можно выделить ручные, планшетные, роликовые, проекционные сканеры. В офисах и дома чаще ис­пользуют планшетные сканеры.

Для дальнейшей обработкшотсканированных изображений используются соответствующие средства ма­шинной графики; текста — программы распознавания, например, Fine Reader.

Рисунок с точки зрения растрового редактора состоит из отдельных точек (элементов) — пикселей. Чаще всего пиксель есть объединение нескольких фи­зических точек экрана, и только в частном случае каждый элемент изображения совпадает с единственной точкой на мониторе. Все пиксели характеризуются двумя координатами и цветом. Поскольку растровый принцип однозначно определяет последовательность обхода точек рисунка, специально сохранять координаты нет необходимости, а достаточно запомнить последовательность цветов всех точек.

Важной характеристикой растрового изображения является количество цветов. Чем больше количество цветов, тем лучше цветопередача, но тем больше зани­мает места полученный рисунок.

Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в векторной графике — линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике.

Линия — элементарный объект векторной графики. Как и любой объект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная). Замкнутые линии приобретают свойство заполнения. Охватываемое ими пространство может быть заполнено другими объектами (текстуры, карты) или выбранным цветом.

Простейшая незамкнутая линия ограничена двумя точками, именуемыми узлами. УЗЛЫ также имеют свойства, параметры которых влияют на форму конца линии и характер сопряжения с другими объектами.

Все прочие объекты векторной графики составляются из линий. Например, куб можно составить из шести связанных прямоугольников, каждый из которых, в свою очередь, образован четырьмя связанными линиями. Возможно, представить куб и как двенадцать связанных линий, образующих ребра.

Система деловой графики — система, позволяющая выводить на экран различные виды графиков и диаграмм: гистограммы, круговые и секторные диаграммы и т.д. В частности, такие средства содержатся в табличных процессорах, например, в MS Excel.

Система научной и инженерной графики — система, позволяющая в цвете и в заданном масштабе отображать на экране графики двухмерных и трехмерных функций, заданных в табличном или аналитическом виде, системы изолиний, в том числе и нанесен­ные на поверхность объекта, сечения, проекции, карты и др.

Анимация — технология мультимедиа; воспроизве­дение последовательности картинок, создающее впечатление движущегося изображения. Средства поддержки создания анимационных изображений имеются в большинстве растровых и векторных графических редакторов.

Ссылка на материалы вопроса

1. "Информатика" № 14, 2002, с. 14—20.

2. Мураховский В.И. Компьютерная графика / Под ред. С.В. Симоновича. М.: АСТПРЕСС СКД, 2002, 640 с.

3. Информатика: Учебник. 3-е перераб. изд. / Под ред. проф. Н.В. Макаровой. М.: Финансы и статистика, 2001, 768 с.

4. Мюллер Скотт. Модернизация и ремонт ПК, 11-е издание. / Пер. с англ. / Учебное пособие М.: Издательский дом "Вильяме", 2000, 1136 с.

2. Этапы развития вычислительной техники. Основные технические характеристики современного персонального компьютера

 

Базовые понятия

Этапы развития вычислительной техники (ручной, механический, электромеханический, электронный).

 

Обязательно изложить

Основной инструмент компьютеризации — ЭВМ (или компьютер). Человечество проделало долгий путь, прежде чем достигло современного состояния средств вычислительной техники.

Основными этапами развития вычислительной техники являются:

I. ручной — с 50-го тысячелетия до н.э.;

П. механический — с середины XVII века;

III. электромеханический — с девяностых годов XIX века;

IV. электронный — с сороковых годов XX века.

I. Ручной период автоматизации вычислений начался на заре человеческой цивилизации. Он базировался на использовании пальцев рук и ног. Счет с помощью группировки и перекладывания предметов явился предшественником счета на абаке — наиболее развитом счетном приборе древности. Аналогом абака на Руси являются дошедшие до наших дней счеты. Использование абака предполагает выполнение вычислений по разрядам, т.е. наличие некоторой позиционной системы счисления.

В начале XVII века шотландский математик Дж. Непер ввел логарифмы, что оказало революционное влияние на счет. Изобретенная им логарифмическая линейка успешно использовалась еще пятнадцать лет назад, более 360 лет прослужив инженерам. Она, не­сомненно, является венцом вычислительных инструментов ручного периода автоматизации.

Развитие механики в XVII веке стало предпосылкой создания вычислительных устройств и приборов, использующих механический способ вычислений. Вот наиболее значимые результаты, достигнутые на этом пути.

1623 г. — немецкий ученый В. Шиккард описывает и реализует в единственном экземпляре механическую счетную машину, предназначенную для выполнения четырех арифметических операций над шестиразрядными числами.

1642 г. — Б.Паскаль построил восьмиразрядную действующую модель счетной суммирующей машины. Впоследствии была создана серия из 50 таких машин, одна из которых являлась десятиразрядной. Так формировалось мнение о возможности автоматизации умственного труда.

1673 г. — немецкий математик Лейбниц создает первый арифмометр, позволяющий выполнять все четыре арифметических операции.

1881 г. — организация серийного производства арифмометров.

Арифмометры использовались для практических вычислений вплоть до шестидесятых годов XX века.

Английский математик Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1792—1871) выдвинул идею создания программно-управляемой счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройство управления, ввода и печати. Первая спроектированная Бэббиджем машина, разностная машина, работала на паровом двигателе. Она заполняла таблицы логарифмов методом постоянной дифференциации и заносила результаты на металлическую пластину. Работающая модель, которую он создал в 1822 году, была шестиразрядным калькулятором, способным производить вычисления и печатать цифровые таблицы. Второй проект Бэббиджа — аналитическая машина, использующая принцип программного управления и предназначавшаяся для вычисления любого алгоритма. Проект не был реализован, но получил широкую известность и высокую оценку ученых.

Аналитическая машина состояла из следующих четырех основных частей:

— блок хранения исходных, промежуточных и результирующих данных (склад — память);

— блок обработки данных (мельница — арифметическое устройство);

— блок управления последовательностью вычислений (устройство управления);

— блок ввода исходных данных и печати результатов (устройства ввода/вывода).

Одновременно с английским ученым работала леди Ада Лавлейс (Ada Byron, Countess of Lovelace, 1815— 1852). Она разработала первые программы для машины, заложила многие идеи и ввела ряд понятий и терминов, сохранившихся до настоящего времени.

III. Электромеханический этап развития ВТ является наименее продолжительным и охватывает около 60 лет — от первого табулятора Г.Холлерита до первой ЭВМ ENIAC.

1887 г. — создание Г.Холлеритом в США первого счетно-аналитического комплекса, состоящего из ручного перфоратора, сортировочной машины и табулятора. Одно из наиболее известных его применений — обработка результатов переписи населения в нескольких странах, в том числе и в России. В дальнейшем фирма Холлерита стала одной из четырех фирм, положивших начало известной корпорации IBM.

Начало 30-х годов XX века — разработка счетно-аналитических комплексов. Состоят из четырех основных устройств: перфоратор, контрольник, сортировщик и табулятор. На базе таких комплексов создаются вычислительные центры.

В это же время развиваются аналоговые машины.

1930 г. — В.Буш разрабатывает дифференциальный анализатор, использованный в дальнейшем в военных целях.

1937 г. — Дж. Атанасов, К.Берри создают электронную машину ABC.

1944 г. — Г.Айкен разрабатывает и создает управляемую вычислительную машину MARK-1. В дальнейшем было реализовано еще несколько моделей.

1957 г. — последний крупнейший проект релейной вычислительной техники — в СССР создана PBM-I, которая эксплуатировалась до 1965 г.

IV. Электронный этап, начало которого связывают с созданием в США в конце 1945 г. электронной вычислительной машины ENIAC.

В истории развития ЭВМ принято выделять несколько поколений, каждое из которых имеет свои отличительные признаки и уникальные характеристики. Главное отличие машин разных поколений состоит в элементной базе, логической архитектуре и программном обеспечении, кроме того, они различаются по быстродействию, оперативной памяти, способам ввода и вывода информации и т.д. Эти сведения обобщены ниже в таблице.

ЭВМ пятого поколения должны удовлетворять сле­дующим качественно новым функциональным требованиям:

1) обеспечивать простоту применения ЭВМ путем эффективных систем ввода/вывода информации, диа

 

 

ПОКОЛЕНИЯ ЭВМ	ХАРАКТЕРИСТИКИ
	I	II	III	IV
Годы применения	1946-1958	1959-1963	1964-1976	1977—...
Элементная база	Эл. лампа, реле	Транзистор, параметров	ИС, БИС	СБИС
Количество ЭВМ в мире (шт.)	Десятки	Тысячи	Десятки тысяч	Миллионы
Быстродействие (операций в секунду)	ДоЮ5	ДоЮ6	ДоЮ7	Более 107
Объем оперативной памяти	До 64 1<б	До 512 Кб	До 16 Мб	Более 1 6 Мб
Характерные типы ЭВМ поколения		Малые, средние, большие, специальные	Большие, средние, мини- и микроЭВМ	СуперЭВМ, ПК, специальные, общие, сети ЭВМ
Типичные модели поколения	EDSAC, ENIAC, UNIVAC,B3CM	RCA-501, IBM 7090, БЭСМ-6	IBM/ 360, PDF, VAX, ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ	ШМ/360, SX-2, IBM PC/XT/AT, PS/2, Cray
Носитель информации	Перфокарта, перфолента	Магнитная лента	Диск	Гибкий, жесткий, лазерный диск и др.
Характерное программное обеспечение	Коды, автокоды, ассемблеры	Языки программирования, АСУ, АСУТП	ппп, СУБД, САПР, япву	БЗ, ЭС, системы параллельного программирования и др.

 

логовой обработки информации с использованием естественных языков, возможности обучаемости, ассоциативных построений и логических выводов (интел­лектуализация ЭВМ);

2) упростить процесс создания программных средств путем автоматизации синтеза программ по спецификациям исходных требований на естественных языках; усовершенствовать инструментальные средства разработчиков;

3) улучшить основные характеристики и эксплуатационные качества ЭВМ, обеспечить их разнообразие и высокую адаптируемость к приложениям.

УСЛОВНО все персональные компьютеры (ПК) можно разделить на две группы:

• ПК группы Brand Name, собранные в широко известных фирмах, часто производителях основных блоков компьютера, гарантирующих высокое качество продукции (фирмах IBM, Compaq, Hewlett Packard и др.);

• прочие компьютеры группы No Name, сборку которых осуществляли не на фирмах, имеющих известное имя.

Компьютеры Brand Name должны иметь товарные знаки, указывающие на изготовителя ПК, производителей его комплектующих, торгующую фирму (товарный знак дилера). Наличие товарного знака, помимо всего прочего, определяет перечень услуг, качество обслуживания и другие сервисные возможности, предоставляемые покупателю. ПК Brand Name стоят дороже, тем более имеющие многочисленные сертификаты. Поэтому часто приходится ограничиться выбором компьютера "прочие".

Очень важно правильно выбрать конфигурацию компьютера [3]:

• тип основного микропроцессора и материнской платы;

• объем основной и внешней памяти;

• номенклатуру устройств внешней памяти;

• виды системного и локального интерфейсов;

• тип видеоадаптера и видеомонитора;

• типы клавиатуры, принтера, манипулятора, моде­ма и др.

Важнейшей характеристикой является производительность компьютера. Основными факторами повышения производительности ПК являются:

• увеличение тактовой частоты;

• увеличение разрядности МП;

• увеличение внутренней частоты МП;

• конвейеризация выполнения операций в МП и наличие кэш-памяти команд;

• увеличение количества регистров МПП;

• наличие и объем кэш-памяти;

• возможность организации виртуальной памяти;

• наличие математического сопроцессора;

• наличие процессора OverDrive;

• пропускная способность системной шины и локальной шины;

• объем ОЗУ и его быстродействие;

• быстродействие НЖМД;

• пропускная способность локального дискового интерфейса;

• организация кэширования дисковой памяти;

• объем памяти видеоадаптера и его пропускная способность;

• пропускная способность мультикарты, содержащей адаптеры дисковых интерфейсов и поддерживающей последовательные и параллельный порты для подключения принтера, мыши и др.

 

Ссылка на материалы вопроса

1. Апокин И.А., Майстров Л.Е. История вычислительной техники. М.: Наука, 1990.

2. Вершинин О.Е. За страницами учебника информатики. М.: Просвещение, 1992.

3. Информатика: Учебник. 3-е перераб. изд. / Под ред. проф. Н.В. Макаровой. М.: Финансы и статистика, 2001, 768 с.

 

3. Практическое задание по работе с электронной почтой (в локальной или глобальной компьютерной сети)

Принципы составления задания

Реализация данного вопроса на экзамене существенно зависит от сетевых возможностей вашего компьютерного класса. Способы организации доступа к почте (через WWW, через почтовый сервер, с использовани­ем локальной сети) обсуждались довольно подробно в предыдущей публикации.