Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника


ПРОГРАМНО-МАТЕМАТИЧНІ ОСНОВИ РОБОТИ КОМП’ЮТЕРА. СТРУКТУРА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ КОМП’ЮТЕРА




 

Тепер перейдемо до перегляду того, як виконується їх функціонування основних вузлів комп’ютера. Зрозуміло те, що самі по собі вузли являються лише набором електронних і механічних блоків. Для того, щоб їх заставити працювати цілеспрямовано, необхідно організувати їх роботу.

Оскільки без присутності керуючої дії на схеми процесора, тобто без присутності програми, комп’ютер не спроможний виконувати ніякої розумної дії, одним із фундаментальних принципів його роботи, разом з принципом використання двійкової системи числення, є принцип програмного керування.

В загальному вигляді принцип програмного керування можна сформулювати таким чином: характер виконуваної комп’ютером роботи визначається введеною в нього програмою і ніяка операція, яка не передбачена програмою, не може бути виконана комп’ютером самостійно.

Іншими словами, функціональні можливості комп’ютера визначаються не стільки технічними характеристиками всього складу його апаратури, скільки присутністю відповідного програмного забезпечення.

Програмою називається сукупність послідовності команд, які задають деякий процес перетворення інформації для досягнення відповідної мети. Або програма – це опис алгоритмічною мовою послідовності дій, необхідних для розв’язання задач.

Командою називається елементарна керуюча дія, яка змінює стан електронних схем процесора.

Алгоритм – це правило (інструкція), що задає (описує) послідовність команд (дій, вказівок), які потрібно виконати над вхідними даними (об’єктами, станами) для отримання результатів. Або алгоритм – це зрозумілий і точний перелік команд та інструкцій виконавцеві здійснити послідовність дій для досягнення вказаної мети або розв’язання поставленої задачі. Це не означення, бо алгоритм належить до основних неозначуваних понять і не визначається через інші поняття. Термін “алгоритм” походить від імені узбецького математика аль-Хорезмі, який розробив правила арифметичних дій над числами в десятковій системі числення. Сукупність цих правил у Європі стали називати “алгорифм”. Згодом цей термін був змінений на термін “алгоритм”, який перетворився в загальну назву окремих правил визначеного виду.

Знання алгоритму дозволяє користувачу одержати потрібний результат. Програмісту ці знання необхідні для складання програми, яка потім реалізується на ЕОМ. Тобто програмуванню передує процес алгоритмізації (процес формування алгоритму). Від того, наскільки сумлінно цей процес виконано, залежить ефективність реалізації завдання на ЕОМ.

Необхідно врахувати, що алгоритми мають деякі емпіричні властивості, до яких відносяться:

1) зрозумілість (в алгоритмі повинні бути лише операції, які знайомі виконавцеві);

2) однозначність або визначеність (єдине тлумачення правил та порядку виконання дій, вказаних в алгоритмі, тобто різні виконавці згідно з алгоритмом повинні діяти однаково та прийти до одного й того же результату);

3) закінченість або скінченність (завершення роботи алгоритму в цілому за скінчене число кроків);

4) формальність (виконавець відповідно до алгоритму повинен одержати результат, не вникаючи в його суть; ясно, що комп’ютери не можуть розуміти суть завдань і окремих вказівок алгоритмів);

5) результативність (виконання алгоритму завжди повинно приводити до певного результату, можливо також і негативного);

6) масовість (можливість застосування алгоритмів для розв’язування певного класу конкретних задач, які мають спільне подання);

7) дискретність (можливість розбиття алгоритму на окремі елементарні дії, виконання яких людиною чи машиною не викликає сумнівів);

8) правильність (результат виконання алгоритму завжди буде передбачуваним).

При цьому виконавцем алгоритму може бути: людина, комп’ютер, робот тощо.

Прийняті загальні форми запису алгоритмів, найбільш вживаними з них є текстуальна, графічна та в термінах алгоритмічної мови. Рідше використовується операторна форма запису алгоритму. Для складання алгоритмів використовуються блок-схеми. На блок-схемі кожен крок алгоритму позначається спеціальною геометричною фігурою, а всередині її записуються найпростіші операції. Напрямок виконання алгоритму позначається стрілками.

Існують декілька типів алгоритмів.

Лінійні алгоритми. Алгоритм зветься лінійним, якщо він містить низку кроків і всі кроки виконуються послідовно один за одним від початку до кінця.

Розгалужений алгоритм. Алгоритм зветься розгалуженим, якщо послідовність виконання кроків алгоритму змінюється в залежності від деяких умов. Умова – це логічний вираз, який може приймати два значення : “так” – якщо умова виконується; “ні” – якщо умова не виконується. Будь-яка умова складається з трьох частин: ліва частина, знак рівняння, права частина. Наприклад: а>0 , x<a+b , z=5 тощо.

Циклічний алгоритм. Алгоритм зветься циклічним, якщо визначена послідовність кроків алгоритму виконується декілька разів в залежності від заданої величини. Ця величина зветься параметром циклу. У будь-якому циклічному алгоритмі повинен бути параметр. Цикл закінчується, коли параметр приймає задане значення.

Для того, щоб машина виконала якийсь алгоритм, треба ввести до неї інструкцію щодо виконання цього алгоритму. Такою інструкцією є програма – набір команд ЕОМ, які написані на зрозумілій їй мові. На початку використання обчислювальної техніки застосовувалось досить складне програмування в машинних кодах. Сьогодні існує багато мов програмування високого рівня, таких як Фортран, Паскаль, Бейсік, Aда, СІ, Асемблер тощо.

Одна з характеристик алгоритмічної мови програмування – спосіб трансляції програми. Транслятор – це комплекс програм, який забезпечує переведення програми, що написана будь-якою мовою програмування, в машинні команди. Існує два основних види трансляторів – компілятори та інтерпретатори.

Компілятор – це програма, яка сприймає вихідну (набрану за допомогою клавіатури) програму алгоритмічною мовою і перетворює її на програму мовою машини. Одержана в результаті компіляції програма зветься об’єктною програмою.

Другий спосіб трансляції – інтерпретація (її називають також програмним моделюванням) полягає в тому, що програма–інтерпретатор моделює ЕОМ, для якої машинною мовою є ця алгоритмічна мова. Інтерпретатор транслює кожен оператор в певний проміжний код, інтерпретує його за допомогою однієї чи декількох машинних команд і негайно виконує ці команди.

Таким чином, компіляцію умовно можна порівняти з письмовим перекладом тексту, а інтерпретацію – з синхронним перекладом мови.

 

Програмне забезпечення (ПЗ)(software чи просто “софт”) – це сукупність програм, інших засобів, описів і інструкцій, що дозволяють розв’язувати завдання на комп’ютері. Програмне забезпечення умовно можна розділити на три основні категорії:

1) системні програми – призначені для управління пристроями комп’ютера та обчислювальними процесами;

2) інструментальні системи – призначені для створення нових програм, до цих систем входять різноманітні мови програмування;

3) прикладні програми (загального та спеціального призначення) – до них належить програмне забезпечення, що не входить до перших двох категорій.

Системне ПЗ – це комплекс програм, який призначений для управління роботою комп’ютера, керування взаємодію різноманітних програм та пристроїв, розподілу ресурсів між програмами користувачів, діагностику несправностей та організовує процес обробки інформації в комп’ютері.

Системні програми поділяються на такі групи:

1) операційні системи (MS-DOC, Windows, Unix, OS/2, Linux тощо);

2) драйвери, що розширюють можливості ОС та дають можливість їй працювати із зовнішніми пристроями;

3) програми-оболонки, що забезпечують зручний наочний спосіб спілкування з комп’ютером (наприклад, Norton Commander, FAR);

4) утиліти, що є допоміжними програмами, призначеними для обслуговування дисків, резервування, захисту від вірусів, архіватори тощо - розширюють можливості операційної системи.

 

Головну частину системного ПЗ складає операційна система (ОС) – це набір програм для керування роботою комп’ютера, забезпечення доступу до інформації на дисках і підтримки діалогу з користувачем. Операційна система забезпечує користувачу зручний спосіб спілкування з пристроями комп’ютера.

Слід розуміти, що елементарні операції для роботи з пристроями комп’ютера і управління його ресурсами – це операції, так званого, низького рівня, і дії, котрі необхідні користувачеві і прикладним програмам, в дійсності складаються з багатьох елементарних операцій. Призначення операційної системи полягає, передусім, у тому, щоб сховати від користувача ці рутинні і непотрібні йому подробиці та надати можливості зручного спілкування при роботі з ЕОМ. Операційна система виконує також перегляд, копіювання та друк файлів, здійснює завантаження програм в оперативну пам’ять, передає їм керування на початок роботи, виконує різні інші дії.

Основні функції операційної системи:

1) керування роботою ЕОМ;

2) організація процесів введення, обробки і виведення даних;

3) розподіл ресурсів між програмами користувача;

4) забезпечення ефективної взаємодії пристроїв;

5) налагодження взаємодії користувача з комп’ютером.

Операційна система виникла внаслідок 2-х причин:

1) присутністю в складі ЕОМ пристроїв з різною швидкодією;

2) необхідністю виділити загальні команди управління технічними засобами комп’ютера в єдиний блок і вже не турбуватися про них при написанні програм. На сьогодні нараховується вже декілька десятків типів ОС для комп’ютерів. Найбільш розповсюдженими та відомими із них є MS-DOS (версії 6.2, 7.0 тощо), OS/2, Unix, Windows-95 (98, 2000, 2003 тощо), Windows-NT (XP) тощо.

Інструментальні системи (системи програмування) призначені для полегшення процесу розробки та відлагодження програм. Включають в себе: вхідну (початкову) мову програмування, транслятори з неї, а також спеціальні засоби, які забезпечують зниження витрат праці і часу при створенні програм. Наприклад, широке розповсюдження отримали системи програмування Бейсік, Паскаль, Фортран, СІ, Асемблер тощо.

Прикладне програмне забезпечення складається з пакетів прикладних програм та бібліотек стандартних програм. Пакет прикладних програм – це набір програм, що пов’язані одна з одною послідовністю дій. Це можуть бути і незалежні одна від одної програми, але в комплексі вони забезпечують потреби у вирішенні задач, що належать до визначеної прикладної проблеми. Бібліотеку стандартних програм складають програми, які часто використовуються для обчислення функцій та рішення стандартних задач, поширені операції обробки даних.

Прикладне ПЗ загального призначення – це комплекс програм, який одержав широке використання серед різних категорій користувачів і має відносно універсальний характер, що надають можливість обробки на ЕОМ інформації без знання мов програмування. Найбільш відомі серед них є:

1) текстові редактори (“Лексикон”, “Word”, “Write”, “Слово і дело”, “Multi-Edit”, “Твір” тощо);

2) графічні редактори (“PowerPoint”, “Paint”, “Corel Draw” тощо);

3) електронні таблиці (“SuperCalc”, “Excel”, “Lotus” тощо);

4) системи управління базами даних (СУБД) (“dBase”, “FoxBase”, “FoxPro”, “Clipper”, “Paradox”, “Oracle”, “Access” тощо);

5) інтегровані системи (об’єднують можливості, перераховані в пп.1-4) (“Microsoft Office”, “Microsoft Works” тощо);

6) інші (експертні системи, автоматизовані навчальні системи, комунікаційні пакети для забезпечення роботи в мережах зв’язку тощо).

Прикладне ПЗ спеціального призначення має вузьку сферу застосування і не може використовуватися для розв’язку інших задач, навіть подібних по своїй структурі, тобто це комплекс програм, який призначений для розв’язку спеціалізованих задач. Здебільшого воно використовується на комп’ютерах, які керують, наприклад, різними технологічними лініями на заводі, різними технологічними процесами в системах управління рухом або в системах з нестандартним обладнанням тощо.



Поделиться:

Дата добавления: 2015-08-05; просмотров: 77; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав





lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.005 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты