Информатика. Информация продукт взаимодействия между соосбщением и его потребителем
 Скачать 421.81 Kb.
|
4.4. Логические элементы и синтез логических схемСложные цифровые логические устройства, входящие в состав компьютера, состоят из ряда элементарных логических элементов, построенных на базе средств электронной техники. При производстве этих электронных логических элементов используют различные технологии и схемотехнические решения, такие как: ДТЛ (диодно-транзисторная логика), ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика), ЭСЛ (эмиттерно-связанная логика), технологии, основанные на использовании полевых транзисторов, и т. д. Логические элементы позволяют реализовать любую логическую функцию. Входные и выходные сигналы логических элементов, соответствующие двум логическим состояниям 1 и 0, могут иметь один из двух установленных уровней электрического напряжения, который зависит от схемотехнического решения логического элемента. Например, для логических элементов, основанных на технологии ТТЛ, высокий уровень электрического напряжения (2,4 ? 5 В) соответствует значению логической единицы (истина), а низкий уровень (0 ? 0,4 В) – логическому нулю (ложь). Три приведенных ниже логических элемента составляют функционально полную систему для проектирования цифровых логических устройств, в том числе и соответствующих логических блоков и устройств компьютера, поскольку реализуют функционально полный набор логических функций, состоящий из логических функций: И (конъюнкции), ИЛИ (дизъюнкции), НЕ (отрицания). 1. Логический элемент НЕ, который называется также инвертором, выполняет логическую операцию отрицания (инверсии).  2. Логический элемент И, называемый также конъюнктором, выполняет операцию логического умножения (конъюнкции), теоретически может иметь бесконечное число входов, на практике ограничиваются числом входов от двух до восьми.  3. Логический элемент ИЛИ, называемый также дизъюнктором, выполняет операцию логического сложения (дизъюнкции), теоретически может иметь бесконечное число входов, на практике ограничиваются числом входов от двух до восьми. Оперативная память (ОП) предназначена для временного хранения выполняемых программ и данных, обрабатываемых этими программами. Это энергозависимая память. Физически реализуется в модулях ОЗУ (оперативных запоминающих устройствах) различного типа. При выключении электропитания вся информация в оперативной памяти исчезает. Объём хранящейся информации в ОЗУ составляет от 32 до 512 Мбайт и более. Занесение информации в память и её извлечение, производится по адресам. Каждый байт ОП имеет свой индивидуальный адрес (порядковый номер). Адрес – число, которое идентифицирует ячейки памяти (регистры). ОП состоит из большого количества ячеек, в каждой из которых хранится определенный объем информации. ОП непосредственно связана с процессором. Возможности ПК во многом зависят от объёма ОП. Кеш память - очень быстрая память малого объема служит для увеличения производительности компьютера, согласования работы устройств различной скорости. Специальная - постоянная, Fiash, видеопамять и тд. Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) – энергонезависимая память для хранения программ управления работой и тестирования устройств ПК. Важнейшая микросхема ПЗУ – модуль BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода), в котором хранятся программы автоматического тестирования устройств после включения компьютера и загрузки ОС в оперативную память. Это Неразрушимая память, которая не изменяется при выключении питания Перепрограммируемая постоянная память (Flash Memory) – энергонезависимая память, допускающая многократную перезапись своего содержимого CMOS RAM (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) - память с невысоким быстродействием и минимальным энергопотреблением от батарейки. Используется для хранения информации о конфигурации и составе оборудования компьютера, о режимах его работы. Содержимое изменяется программой, находящейся в BIOS (Basic Input Output System). Видеопамять – запоминающее устройство, расположенное на плате управления дисплеем и предназначенное для хранения текстовой и графической информации, отображаемой на экране. Содержимое этой памяти сразу доступно двум устройствам – процессору и дисплею, что позволяет изменять изображение на экране одновременно с обновлением видеоданных в памяти. 19.Внешняя память. Физическая структура диска. Внешняя память - это память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. Целостность содержимого ВЗУ не зависит от того, включен или выключен компьютер Дисковод(накопитель) - устройство записи/считывания информации. Накопители имеют собственное имя – буква латинского алфавита, за которой следует двоеточие. Для подключения к компьютеру одного или несколько дисководов и управления их работой нужен Дисковый контроллер Носитель информации (носитель записи) – материальный объект, способный хранить информацию. Информация записывается на носитель посредством изменения физических, химических и механических свойств запоминающей среды По типу доступа к информации внешнюю память делят на два класса: Устройства прямого (произвольного) доступа– время обращения к информации не зависит от места её расположения на носителе; Устройство последовательного доступа – такая зависимость существует В состав внешней памяти входят: 1) накопители на жестких магнитных дисках (НЖМД); 2) накопители на гибких магнитных дисках (НГМД); 3) накопители на магнитооптических компакт дисках; 4) накопители на оптических дисках (CD-ROM); 5) накопители на магнитной ленте и др. НГМД - накопители на гибких магнитных дисках - Предназначены для хранения небольших объемов информации - Следует оберегать от сильных магнитных полей и нагревания - Это носители произвольного (прямого) доступа к информации - Используются для переноса данных с одного компьютера на другой - Для работы с информации носитель должен быть отформатирован, т.е. должна быть произведена магнитная разметка диска на дорожки и секторы - Скорость обмена информации зависит от скорости вращения дисковода. Для обращения к диску, вставленному в дисковод, присваивается имя А: - Объём ГМД сравнительно небольшой (3,5 дюйма - 1,44 Мбайт) - Рекомендуется делать копии содержимого ГМД Диски называются гибкими потому, что их рабочая поверхность изготовлена из эластичного материала и помещена в твердый защитный конверт. Для доступа к магнитной поверхности диска в защитном конверте имеется закрытое шторкой окно. Поверхность диска покрыта специальным магнитным слоем (1- намагниченный участок, 0 – не намагниченный). Информация записывается с двух сторон диска на дорожки в виде концентрических окружностей. Дорожки разбиваются на секторы. Современные дискетки имеют программную разметку. На каждом секторе выделяется участок для его идентификации, а на остальное место записываются данные. Дисковод снабжен двумя двигателями. Один обеспечивает вращение внутри защитного конверта. Второй перемещает головку записи/чтения вдоль радиуса поверхности диска. В защитном конверте имеется специальное окно защиты записи. С помощью бегунка это окно открывают и дискета становится доступна только на чтение, а на запись доступа не будет. Это предохраняет информацию на диске от изменения и удаления. НЖМД - накопители на жестких магнитных дисках - Предназначены для хранения той информации, которая наиболее часто используется в работе - программ операционной системы, компиляторов, сервисных программ, прикладных программ пользователя, текстовых документов, файлов базы данных - Следует оберегать от ударов при установке и резких перемещений в пространстве - Это носители с произвольным доступом к информации - Для хранения информации разбивается на дорожки и секторы - Скорость обмена информации значительно выше ГД - Объём ЖД измеряется от Мбайт до сотен Гбайт НЖМД встроены в дисковод и являются несъемными. Они представляют собой несколько алюминиевых дисков с магнитным покрытием, заключенных в единый корпус с электродвигателем, магнитными головками и устройством позиционирования. К магнитной поверхности диска подводится записывающая головка, которая перемещается по радиусу диска с внешней стороны к центру. Во время работы дисковода диск вращается. В каждом фиксированном положении головка взаимодействует с круговой дорожкой. На эти концентрические дорожки и производится запись двоичной информации.Благодаря хорошей защищенности от пыли, влаги и других внешних воздействий достигают высокой плотности записи, в отличии от дискет. Для обращения к НЖМД используется имя, задаваемое прописной латинской буквой, начиная с С: ,но с помощью специальной системной программы можно разбить свой физический ЖД на несколько логических дисков, каждому из которых дается соответствующее имя. Накопители на жестких магнитных дисках часто называют винчестер - по первой модели ЖД, имевшего 30 дорожек по 30 секторов, что совпало с калибром 30?/30? охотничьего ружья Оптические (лазерные) CD и DVD диски - Предназначены для хранения любого вида информации - Информацию на CD записывается с помощью лазерного луча - Следует оберегать от царапин и загрязнения поверхности - Это носители прямого (произвольного) доступа к информации - Объем (ёмкость) CD составляет сотни Мбайт; DVD -более 1Гбайта - Более долговечны и надежны, чем магнитные диски CD – Compact Disk. Изготовляют из органических материалов с напылением на поверхность тонкого алюминиевого слоя. Лазерный диск имеет одну дорожку в виде спирали. Информация записывается отдельными секторами мощным лазерным лучом, выжигающим на поверхности диска углубления, и представляет собой чередование впадин и выпуклостей. При считывании информации выступы отражают свет слабого лазерного луча и воспринимаются как «1», впадины поглощают луч и, воспринимаются как «0». Это бесконтактный способ считывания информации. Срок хранения 50-100лет DVD – Digital Video Disk. Имеет те же размеры, что и CD. Объем - Гбайт. Может быть односторонним или двухсторонним, а на каждой стороне может быть 1 или 2 рабочих слоя. Накопители на магнитных лентах (НМЛ) - Используют для резервного (относительно медленного) копирования и хранения больших объемов информации (архивы) - Устройство для записи и считывания магнитных лент называется стример - Это устройство последовательного доступа к информации Файловая система обращается к диску непосредственно (напрямую), и поэтому она должна знать его физическую структуру (геометрию). Магнитный диск состоит из нескольких пластин, обслуживаемых читающими/пишущими головками (рис. 8.8). Пластины разделены на дорожки, а дорожки — на сектора. Дорожки, расположенные друг над другом, образуют «цилиндр». Исторически сложилось так, что точное место на диске определяется указанием трех «координат»: цилиндра, головки и сектора. Физическая структура диска Дорожки — ЭТО концентрические круги, разделенные на отдельные сектора. Подобно странице памяти, сектор диска — это наименьший блок информации, размер его обычно равен 512 байтам. Головки чтения/записи «плавают» над поверхностью диска. Значения трех вышеупомянутых «координат» позволяют головкам определить нужный сектор диска для чтения или записи данных. Для цилиндров, головок и секторов были определены диапазоны приемлемых значений. Поскольку объемы дисков росли, увеличивалось и количество цилиндров, головок и секторов. Увеличивалось оно до тех пор, пока не вышло за пределы этого самого диапазона. Вот поэтому некоторые старые компьютеры не могут прочитать диски размером 60 Гб и более (а некоторые и того меньше). Вместо увеличения этих диапазонов были разработаны различные преобразования, которые позволяют вернуть комбинации сектора, головки и цилиндра назад в указанный диапазон. Было решено заменить адресацию геометрического типа логической (или линейной) адресацией, где отдельные секторы были просто пронумерованы от О до последнего доступного сектора. Теперь для того, чтобы обратиться к сектору, нужно просто указать его номер.  20) Внешняя память - это память, предназначенная для длительного хранения программ и данных. Дискретное пространство диска имеет, в свою очередь, следующую структуру (она описана в порядке возрастания номеров сторон, дорожек и секторов): 1) таблица разделов PT (Partition Table). Состоит из четырех элементов, описывающих разделы диска, причем операционные системы используют только первые два элемента. Описание раздела диска содержит данные о первых и последних головках чтения-записи, дорожках, секторах раздела, общем количестве секторов в разделе, типе файловой системы и признак того, что раздел является загрузочным; 2) главная загрузочная запись MBR (Master Boot Record). Содержит код процессора, необходимый для дальнейшей загрузки операционной системы; 3) загрузочная запись операционной системы BR (Boot Record). Содержит следующую информацию: программу загрузки операционной системы, размер кластера, количество копий FAT, количество файлов в корневом каталоге Root, размер FAT и некоторую другую информацию; 4) таблица размещения файлов FAT (File Allocation Table) и ее копии. Содержит полную карту принадлежности кластеров файлам и используется операционными системами для хранения сведений о размещении файлов на диске и о «плохих» (bad) кластерах. В силу важности FAT она дублируется несколько раз; 5) корневой каталог Root. Это таблица, в которой каждая запись соответствует файлу или подкаталогу, подчиненному корневому каталогу диска, и имеет структуру: • имя файла или подкаталога; • тип файла, • атрибуты, в которых определяются следующие параметры файла или подкаталога: предназначенность только для чтения, скрытость, системность, маркер принадлежности данной записи метке тома, признак принадлежности данной записи подкаталогу, а не файлу, архивность; • время создания; • дата создания; • номер начального кластера файла или подкаталога; • размер файла. 21) Аппаратное обеспечение ПК - электронные и механические части, входящие в состав системы или сети, исключая вычислительного устройства программное обеспечение и данные (информацию, которую вычислительная система хранит и обрабатывает). Аппаратное обеспечение включает: компьютеры и логические устройства, внешние устройства и диагностическую аппаратуру, энергетическое оборудование, батареи и аккумуляторы. 22) Функционально-структурная организация ЭВМ (Структурная схема ПК):  23) Классы программных продуктов: Программные продукты можно классифицировать по различным признакам. Основным признаком, по которому классифицируют все программные продукты, является сфера (область) их использования. Поэтому различают следующие классы программных продуктов: 1. Системное программное обеспечение Предназначено для выполнения различных вспомогательных функций: управление ресурсами ЭВМ; создание копий используемой информации; проверку работоспособности устройств ЭВМ; выдачу справочной информации о компьютере. В состав системного программного обеспечения можно отнести: операционную систему; антивирусные программы; программы архивирования; программы обслуживания сети и др. 2. Пакеты прикладных программ - непосредственно обеспечивают выполнение необходимых пользователю работ. Примеры прикладных программ: текстовые редакторы (Microsoft Word); системы машинной графики (учебные, научные, инженерные и др.); электронные таблицы (Microsoft Excel); системы управления базами данных (Microsoft Access); издательские системы; бухгалтерские программы (1С Бухгалтерия, Турбо Бухгалтер и др.); системы автоматизированного проектирования; экспертные системы; системы искусственного интеллекта (проверка орфографии, перевод, распознавание текста); браузеры; обучающие программы и др. 3. Инструментарий технологии программирования (облегчают процесс создания новых программ для ЭВМ на конкретном языке программирования). Примеры систем программировани: Quck Basic; Turbo Basic; Visual Basic; Pascal; C++; Delphi и др. 24) Системное программное обеспечение (ОС, функции, компоненты, примеры): Системное программное обеспечение — комплекс программ, которые обеспечивают управление компонентами компьютерной системы. Операционная система — комплекс системных программ, расширяющий возможности вычислительной системы, а также обеспечивающий управление её ресурсами, загрузку и выполнение прикладных программ, взаимодействие с пользователями. В большинстве вычислительных систем операционные системы являются основной, наиболее важной (а иногда единственной) частью системного программного обеспечения. Основные функции (простейшие операционные системы):
Компоненты операционной системы
Примеры системного ПО: a) операционные системы, например, Linux, Windows Vista, Symbian OS - операционная система, используемая в мобильных устройствах, Unix b) драйверы, например, драйвер принтера c) программы управления файлами 25) Сетевая операционная система — операционная система со встроенными возможностями для работы в компьютерных сетях. Операционные оболочки - Оболочки операционных систем - программы, делающие наглядным выполнение базовых операций над файлами. Сервисное ПО. Сервисное программное обеспечение (утилиты) – это совокупность программных продуктов, предоставляющих пользователю дополнительные услуги в работе с компьютером и расширяющих возможности операционных систем. -антивирусные программы -программы обслуживания дисков -программы архивации данных -программы диагностики работоспособности компьютера. 26) Инструментарий технологии программирования - это совокупность программ, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения программных продуктов. Инструментарий технологии программирования делится на два больших класса инструментальных средств: для создания отдельных приложений (программ) и для создания информационных систем и технологий. Средства для создания отдельных приложений включают локальные средства (языки программирования, системы программирования, инструментальные среды пользователя) и интегрированные среды разработки программ. 27) Локальные средства разработки программ. Эти средства на рынке программных продуктов наиболее представительны и включают языки и системы программирования, а также инструментальную среду пользователя. Язык программирования - формализованный язык для описания алгоритма решения задачи на компьютере. Средства для создания приложений - совокупность языков и систем программирования, а также различные программные комплексы для отладки и поддержки создаваемых программ. 28) CASE-технология создания информационных систем. CASE - набор инструментов и методов программной инженерии для проектирования программного обеспечения, который помогает обеспечить высокое качество программ, отсутствие ошибок и простоту в обслуживании программных продуктов. Типичными CASE-инструментами являются:
29) Пакеты прикладных программ – служат программным инструментарием в решении функциональных задач самым многочисленным классом программных продуктов. Это комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области. Проблемно-ориентированные ППП – наиболее развитая в плане реализуемых функций и многочисленная по количеству созданных пакетов часть ППП. Она включает следующие проблемно-ориентированные программные продукты: текстовые процессоры, издательские системы, графические редакторы, демонстрационную графику, системы мультимедиа, ПО-САПР, организаторы работ, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами данных, программы распознавания символов, финансовые и аналитико-статистические и другие программы. ППП автоматизированного проектирования Программы этого класса предназначены для поддержания работы конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм, мультфильмов. Примеры: AutoCad, Visio. ППП общего назначения Данный класс содержит широкий перечень программных продуктов: Настольные системы управления базами данных (СУБД), обеспечивающие организацию и хранение локальных баз данных на автономно работающих компьютерах либо централизованное хранение баз данных на файл–сервер и сетевой доступ к ним. В настоящее время широко представлены реляционные СУБД осуществляющие: работу с базой данных через экранные формы; организацию запросов на поиск данных с помощью специальных языковых запросов; генерацию отчетов различной структуры данных с подведением промежуточных и окончательных итогов; вычислительную обработку путем выполнения встроенных функций, программ, написанных с использованием языков программирования и макрокоманд. Примеры: FoxPro, Access. Серверы баз данных – предназначен для создания и использования при работе в сети интегрированых баз данных в архитектуре клиент–сервер. Многопользовательские СУБД в сетевом варианте обработки данных хранят информацию на файл–сервере – специально выделенном компьютере в централизованном виде, но сама обработка данных ведется на рабочих станциях. Примеры: Oracle, Ms QSL Server. Генераторы (серверы) отчетов – обеспечивают реализацию запросов и формирование отчетов в печатном или экранном виде в условиях сети с архитектурой клиент–сервер. Примеры: Report Smith. Текстовые процессоры – специальные программы, предназначенные для работы с документами (текстами), позволяющие компоновать, форматировать, редактировать тексты при создании пользователем документа. Признанными ли дерами в части текстовых процессоров для ПЭВМ являются MS WORD, WordPerfect, AmiPro. Табличный процессор (электронные таблицы) – пакеты программ, предназначенные для обработки табличным образом организованных данных (осуществляет разнообразные вычисления, строит графики, управляет форматом ввода–вывода данных, проводит аналитические исследования и т.п.). В настоящее время наиболее популярными и эффективными па кетами данного класса являются Excel, Improv, Quattro Pro, 1-2-3. Средства презентационной графики – специализированные программы, предназначенные для создания изображений и их показ на экране, подготовки слайд–фильмов, мультфильмов, видеофильмов, их редактирования, определения порядка следования изображений. Примеры: PowerPoint, Multimedia Viewer. Интегрированные пакеты – набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга. Компоненты интегрированных пакетов могут работать изолированно друг от друга. Примеры: Ms Office, Borland Office. 30) Пакеты прикладных программ – служат программным инструментарием в решении функциональных задач самым многочисленным классом программных продуктов. Это комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области. Методо–ориентированные ППП Данный класс включает программные продукты, обеспечивающие независимо от предметной области и функций информационных систем математические, статистические и другие методы решения задач. Наиболее распространены методы математического программирования, решения дифференциальных уравнений, имитационного моделирования, исследования операций. Примеры: Мезозавр, Эвриста – статистическая обработка данных, Ms Project for Windows – сетевые методы и модели для решения управленческих задач. Офисные ППП Данный класс программных продуктов охватывает программы, обеспечивающие организационное управление деятельностью офиса: Органайзеры (планировщики) – ПО для планирования рабочего времени, составления протоколов встреч, расписаний, ведения записной и телефонной книжки (калькуляторы, записная книжка, часы, календарь и т.д.). Программы–переводчики, средства проверки орфографии и распознавания текста: FineReader, Lingvo, Promt. Коммуникационные ППП – предназначены для организации взаимодействия пользователя с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети: браузеры, средства для создания WWW–страниц, электронная почта. Настольные издательские системы Данный класс программ включает программы, предназначенные для профессиональной издательской деятельности и позволяющие осуществлять: форматирование и редактирование текстов; автоматическую разбивку текста на страницы; создание заголовков; компьютерную верстку печатной страницы; монтирование графики; использование всевозможных шрифтов; подготовку иллюстраций и т.д. Например: Adobe Page Maker, FrameMaker, CorelDraw. Программные средства мультимедиа Этот класс является относительно новым, он сформировался в связи с изменением среды обработки данных, появлением лазерных дисков высокой плотности записи с хорошими техническими параметрами по доступным ценам, развитием сетевой технологии обработки, появлением региональных и глобальных информационных сетей, располагающих мощными информационными ресурсами. Основное назначение таких ППП – создание и использование аудио– и видеоинформации для расширения информационного пространства пользователя. Программные продукты мультимедиа заняли лидирующие положение на рынке в сфере библиотечного информационного обслуживания, процессе обучения, организации досуга. Примеры: Multimedia. Интеллектуальные системы Данный класс программных продуктов реализует отдельные функции интеллекта человека. Основными компонентами систем искусственного интеллекта являются базы знаний, интеллектуальный интерфейс с пользователем и программа формирования логических выводов. Примеры: Интерэксперт, Guru. 31. ЭТАПЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ НА ЭВМ Программирование (programming) - теоретическая и практическая деятельность, связанная с созданием программ. Решение задач на компьютере включает в себя следующие основные этапы, часть из которых осуществляется без участия компьютера. 1. Постановка задачи: • сбор информации о задаче; • формулировка условия задачи; • определение конечных целей решения задачи; • определение формы выдачи результатов; • описание данных (их типов, диапазонов величин, структуры и т. п.). 2. Анализ и исследование задачи, модели: • анализ существующих аналогов; • анализ технических и программных средств; • разработка математической модели; • разработка структур данных. 3. Разработка алгоритма: • выбор метода проектирования алгоритма; • выбор формы записи алгоритма (блок-схемы, псевдокод и др.); • выбор тестов и метода тестирования; • проектирование алгоритма. 4. Программирование: • выбор языка программирования; • уточнение способов организации данных; • запись алгоритма на выбранном языке программирования. 5. Тестирование и отладка: • синтаксическая отладка; • отладка семантики и логической структуры; • тестовые расчеты и анализ результатов тестирования; • совершенствование программы. 6. Анализ результатов решения задачи и уточнение в случае необходимости математической модели с повторным выполнением этапов 2-5. 7. Сопровождение программы: • доработка программы для решения конкретных задач; • составление документации к решенной задаче, к математической модели, к алгоритму, к программе, к набору тестов, к использованию. 32. ПОНЯТИЯ АЛГОРИТМА, СВОЙСТВА, СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ Алгоритм - точное предписание исполнителю совеpшить определенную последовательность действий для достижения поставленной цели за конечное число шагов. Свойства алгоритмов: 1. Дискретность (алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке); 2. Детерминированность (любое действие должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае); 3. Конечность (каждое действие и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения); 4. Массовость (один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными); 5. Результативность (отсутствие ошибок, алгоритм должен приводить к правильному результату для всех допустимых входных значениях). Виды алгоритмов: 1. Линейный алгоритм (описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке); 2. Циклический алгоритм (описание действий, которые должны повторятся указанное число раз или пока не выполнено задание); 3. Разветвляющий алгоритм (алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий) 4. Вспомогательный алгоритм (алгоритм, который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя). 2. СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ АЛГОРИТМОВ. Выбор средств и методов для записи алгоритма зависит прежде всего от назначения ( природы ) самого алгоритма, а также от того, кто (что ) будет исполнителем алгоритма. Алгоритмы записываются в виде : - словесных правил; - псевдокода; - блок схем; - программ и т.д.; 2.1. СЛОВЕСНОЕ ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМА. Это, по существу, обычный язык, но с тщательным отбором слов и фраз, не допускающих лишних слов, двусмысленностей и повторений. Дополняется язык обычными математическими обозначениями и некоторыми специальными соглашениями. Алгоритм описывается в виде последовательности шагов. На каждом шаге определяется состав выполняемых действий и направление дальнейших вычислений. При этом, если на текущем шаге не указывается какой шаг должен выполняться следующим, то осуществляется переход к следующему шагу. ПРИМЕР : Найти наибольшего из трёх заданных чисел a, b, c. • 1. Сравнить a и b. Если a>b,то в качестве максимума t принять a, иначе (a<=b) в качестве максимума принять b (t=b). • 2. Сравнить t и c. Если t>c, то перейти к шагу 3. Иначе (t • 3. Принять t в качестве результата. НЕДОСТАТКИ СЛОВЕСНОГО СПОСОБА : - отсутствие наглядности; - недостаточная точность. ДОСТОИНСТВА : С его помощью можно описать любые алгоритмы, в том числе и вычислительные. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СОГЛАШЕНИЯ ДЛЯ СЛОВЕСНОЙ ЗАПИСИ АЛГОРИТМОВ: • 1. Знак присваивания, слева от которого записывают ту переменную, которой присваивается значение, записанное справа от знака присваивания. Например, х:=х+1 • 2. Для задания значения исходных данных используют указания: ВВЕСТИ • 3. Для запоминая промежуточных результата используют вспомогательные переменные. • 4. Для указания начала и конца алгоритма используют указания: НАЧАЛО и КОНЕЦ. • 5. Все шаги нумеруют. Пример алгоритма построения треугольника по трём сторонам: • 1. Начало. • 2. На произвольной прямой выбрать точку А. Раствором циркуля, равным а, отложить отрезок АВ=а. • 3. Из точки А провести окружность радиуса в. • 4. Из точки В провести окружность радиуса с. • 5. Конец. 2.2. ГРАФИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПИСАНИЯ АЛГОРИТМА. Является достаточно наглядным и простым способом описания алгоритма. Графический способ описания алгоритма - это способ представления алгоритма с помощью общепринятых графических фигур, называемых блок-схемами, каждая из которых описывает один или несколько шагов алгоритма. Внутри блока записывается описание команд или условий. Для указания последовательности выполнения блоков используют линии связи ( линии соединения ). Последовательность блоков и линий образуют блок-схему алгоритма . ПРАВИЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ БЛОК- СХЕМ АЛГОРИТМА. 1. В блок-схеме можно использовать строго определённые типы блоков.  2. Стрелки на линиях связи можно не ставить при направлении сверху вниз и слева направо; противоположные направления обязательно указывают стрелкой на линии. 3. Для удобства блоки могут помечаться метками(буквами или цифрами). 4. Внутри блока ввода/вывода пишется ВВОД или ВЫВОД и перечисляются имена данных, подлежащих вводу/выводу. 5. Внутри блока действия для присваивания переменных значений используется знак присваивания. Пример нахождения максимума трех чисел.  2.3. ОПИСАНИЕ АЛГОРИТМОВ С ПОМОЩЬЮ ПРОГРАММ. Алгоритм, записанный на языке программирования называется программой. Словесная и графическая форма записи алгоритма предназначены для человека. Алгоритм, предназначенный для исполнителя на компьютере записывается на языке программирования (языке, понятном ЭВМ). Сейчас известно несколько сот языков программирования. Наиболее популярные: Бейсик, Си, Паскаль, Пролог, ПЛ, Ада и т.д. Пример программы на языке программирования Паскаль: PROGRAM RR; VAR A,B,C, max: INTEGER; BEGIN WRITE(‘ ВВЕДИТЕ A, B, C'); READLN(A,B,C); IF A>B THEN max:=A ELSE max:=B; IF C>max THEN max:=C; WRITELN(max); END.
33. Базовые структуры алгоритмов 1. Следование Эта структура предполагает последовательное выполнение входящих в нее инструкций. Существенно, что структура следование, рассматриваемая как единое целое, имеет один вход и один выход. 2. Разветвление Разветвление предполагает проверку некоторого условия. В зависимости от того выполняется это условие или нет, выполняется либо одна инструкция, либо другая. Если на момент проверки условие оказалось выполнено, то будет выполнена инструкция 1, а инструкция 2 игнорируется. Если же оказывается, что условие не выполнено, то будет выполнена инструкция 2, а инструкция 1 игнорируется. Разветвление также имеет один вход и один выход. 3. Цикл Цикл предполагает повторение выполнения некоторой инструкции, а также проверку некоторого условия продолжения повторения этой инструкции. Различают два вида базовых циклов в зависимости от порядка выполнения этих действий: сначала проверка условия выполнения инструкции, а затем ее выполнение (цикл – пока) , или сначала выполнение инструкции, а затем проверка условия повторения ее выполнения (цикл – до) . Также рассматривается цикл со счетчиком. Базовая структура – цикл имеет один вход и один выход. 34. Классификация языков программирования Существуют различные классификации языков программирования. По наиболее распространенной классификации все языки программирования, в соответствии с тем, в каких терминах необходимо описать задачу, делят на языки низкого и высокого уровня. Если язык близок к естественному языку программирования, то он называется языком высокого уровня, если ближе к машинным командам, – языком низкого уровня. В группу языков низкого уровня входят машинные языки и языки символического кодирования: Автокод, Ассемблер. Операторы этого языка – это те же машинные команды, но записанные мнемоническими кодами, а в качестве операндов используются не конкретные адреса, а символические имена. Все языки низкого уровня ориентированы на определенный тип компьютера, т. е. являются машинно–зависимыми. Машинно–ориентированные языки – это языки, наборы операторов и изобразительные средства которых существенно зависят от особенностей ЭВМ (внутреннего языка, структуры памяти и т.д.). К языкам программирования высокого уровня относят Фортран (переводчик формул – был разработан в середине 50–х годов программистами фирмы IBM и в основном используется для программ, выполняющих естественно – научные и математические расчеты), Алгол, Кобол(коммерческий язык – используется, в первую очередь, для программирования экономических задач), Паскаль, Бейсик (был разработан профессорами Дармутского колледжа Джоном Кемени и Томасом Курцом.), Си (Деннис Ритч – 1972 году), Пролог (в основе языка лежит аппарат математической логики) и т.д. Языки программирования также можно разделять на поколения: – языки первого поколения: машинно–ориентированные с ручным управлением памяти на компьютерах первого поколения. – языки второго поколения: с мнемоническим представлением команд, так называемые автокоды. – языки третьего поколения: общего назначения, используемые для создания прикладных программ любого типа. Например, Бейсик, Кобол, Си и Паскаль. – языки четвертого поколения: усовершенствованные, разработанные для создания специальных прикладных программ, для управления базами данных. – языки программирования пятого поколения: языки декларативные, объектно–ориентированные и визуальные. Например, Пролог, ЛИСП (используется для построения программ с использованием методов искусственного интеллекта), Си++, Visual Basic, Delphi. Языки программирования также можно классифицировать на процедурные и непроцедурные. В процедурных языках программа явно описывает действия, которые необходимо выполнить, а результат задается только способом получения его при помощи некоторой процедуры, которая представляет собой определенную последовательность действий. Среди процедурных языков выделяют в свою очередь структурные и операционные языки. В структурных языках одним оператором записываются целые алгоритмические структуры: ветвления, циклы и т.д. В операционных языках для этого используются несколько операций. Широко распространены следующие структурные языки: Паскаль, Си, Ада, ПЛ/1. Среди операционных известны Фортран, Бейсик, Фокал. Непроцедурное (декларативное) программирование появилось в начале 70-х годов 20 века, К непроцедурному программированию относятся функциональные и логические языки. В функциональных языках программа описывает вычисление некоторой функции. Обычно эта функция задается как композиция других, более простых, те в свою очередь делятся на еще более простые задачи и т.д. Один из основных элементов функциональных языков – рекурсия. Оператора присваивания и циклов в классических функциональных языках нет. В логических языках программа вообще не описывает действий. Она задает данные и соотношения между ними. После этого системе можно задавать вопросы. Машина перебирает известные и заданные в программе данные и находит ответ на вопрос. Порядок перебора не описывается в программе, а неявно задается самим языком. Классическим языком логического программирования считается Пролог. Программа на Прологе содержит, набор предикатов–утверждений, которые образуют проблемно–ориентированную базу данных и правила, имеющие вид условий. 35. Понятие о системе программирования. Интерпретация и компиляция программирования – это совокупность программ для разработки, отладки и внедрения новых программных продуктов. Системы программирования обычно содержат: · трансляторы; · среду разработки программ; · библиотеки справочных программ (функций, процедур); · отладчики; · редакторы связей и др. Любой алгоритм, как мы знаем, есть последовательность предписаний, выполнив которые можно за конечное число шагов перейти от исходных данных к результату. В зависимости от степени детализации предписаний обычно определяется уровень языка программирования — чем меньше детализация, тем выше уровень языка. По этому критерию можно выделить следующие уровни языков программирования: машинные; машинно-оpиентиpованные (ассемблеры); машинно-независимые (языки высокого уровня). Машинные языки и машинно-ориентированные языки — это языки низкого уровня, требующие указания мелких деталей процесса обработки данных. Языки же высокого уровня имитируют естественные языки, используя некоторые слова разговорного языка и общепринятые математические символы. Эти языки более удобны для человека. Языки высокого уровня делятся на: алгоритмические (Basic, Pascal, C и др.), которые предназначены для однозначного описания алгоритмов; логические (Prolog, Lisp и др.), которые ориентированы не на разработку алгоритма решения задачи, а на систематическое и формализованное описание задачи с тем, чтобы решение следовало из составленного описания; объектно-ориентированные (Object Pascal, Delphi, C++, Visual Basic, Java и др.), в основе которых лежит понятие объекта, сочетающего в себе данные и действия над ними. Программа на объектно-ориентированном языке, решая некоторую задачу, по сути описывает часть мира, относящуюся к этой задаче. Описание действительности в форме системы взаимодействующих объектов естественнее, чем в форме взаимодействующих процедур. Алгоритмический язык (как и любой другой язык), образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика. Алфавит – фиксированный для данного языка набор символов (букв, цифр, специальных знаков и т.д.), которые могут быть использованы при написании программы. Синтаксис - правила построения из символов алфавита специальных конструкций, с помощью которых составляется алгоритм. Семантика - система правил толкования конструкций языка. Таким образом, программа составляется с помощью соединения символов алфавита в соответствии с синтаксическими правилами и с учетом правил семантики. Каждый компьютер имеет свой машинный язык, то есть свою совокупность машинных команд, которая отличается количеством адресов в команде, назначением информации, задаваемой в адресах, набором операций, которые может выполнить машина и др. При программировании на машинном языке программист может держать под своим контролем каждую команду и каждую ячейку памяти, использовать все возможности имеющихся машинных операций. Но процесс написания программы на машинном языке очень трудоемкий и утомительный. Программа получается громоздкой, труднообозримой, ее трудно отлаживать, изменять и развивать. Поэтому в случае, когда нужно иметь эффективную программу, в максимальной степени учитывающую специфику конкретного компьютера, вместо машинных языков используют близкие к ним машинно-ориентированные языки (ассемблеры). Транслятор (англ. translator — переводчик) — это программа-переводчик. Она преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня, в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются. Компилятор (англ. compiler — составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. (Pascal, C). Интерпретатор (англ. interpreter — истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. (Basic). Таким образом, алгоритмические языки в значительной мере являются машинно-независимыми. Они облегчают работу программиста и повышают надежность создаваемых программ. компилятор - собиратель интерпретатор - анализатор. компилятор прогоняет всю программу без её исполнения, а интерпретатор по командно выполняет и обрабатывает запросы .........................В этом вся суть!!! ИТЕРАЦИИ Итерация - это циклическая управляющая структура, которая содержит композицию и ветвление. Она предназначена для организации повторяющихся процессов обработки последовательности значений данных. Цикл с предусловием начинается с проверки условия выхода из цикла. Это логическое выражение, например I<=6. Если оно истинно, то выполняются те действия, которые должны повторяться. В противном случае, если логическое выражение I<=6 ложно, то этот цикл прекращает свои действия. Цикл с постусловием функционирует иначе. Сначала выполняется один раз те действия, которые подлежат повторению, затем проверяется логическое выражение, определяющее условие выхода из цикла, например, I>6. Если условие выхода ложно, то цикл с постусловием прекращает свою работу, в противном случае - происходит повторение действий, указанных в цикле. Повторяющиеся действия в цикле  называются "телом цикла". |
