Вопрос № 14 III. Программное управление эвм

Информация — сведения о ком-то или чем-то, переданные в форме знаков и сигналов.

Действия, выполняемые с информацией, называются информационными процессами. Информационные процессы можно разложить на три составляющие: хранение, обработку и передачу информации.

Работа компьютера имитирует {моделирует} информационную функцию человека, которая имеет 4 основные компоненты:

• прием (ввод) информации;

• запоминание информации (хранение в памяти);

• процесс мышления (обработка информации);

• передача (вывод) информации.

Компьютер имеет в своем составе устройства, выполняющие эти функции {мыслящего человека}:

• устройство ввода;

• устройство памяти;

• процессор;

• устройства вывода.

Такой состав устройств вычислительного автомата был впервые предложен в XIX веке Чарльзом Бэббиджем {в проекте его Аналитической машины}. ЭВМ, появившиеся в середине XX в., сохранили тот же состав устройств. Ч. Бэббидж первым выдвинул идею программного управления работой вычислительной машины. Программа содержит команды для процессора, который решает задачу, последовательно их выполняя.

Опр. Компьютер (ЭВМ) – это универсальное (многофункциональное) электронное программно-управляемое устройство для хранения, обработки и передачи информации. {Компьютеры в современном обществе взяли на себя значительную часть работ, связанных с информацией.} Использование компьютера для указанной работы с информацией называется новыми информационными технологиями.

{По историческим меркам компьютерные технологии обработки информации еще очень молоды и находятся в самом начале своего развития. Поэтому они называются новыми информационными технологиями — НИТ.

Существует еще много потоков информации, не вовлеченных в сферу действия компьютеров. Компьютерные технологии сегодня преобразуют или вытесняют старые, докомпьютерные технологии обработки информации. Текущий этап завершится построением в индустриально развитых странах глобальных всемирных сетей для хранения и обмена информацией, доступных каждой организации и каждому члену общества. Надо только помнить, что компьютерам следует поручать то, что они могут делать лучше человека, и не употреблять их во вред человеку, обществу.}

Вопрос № 15 IV. Классификация программ

Все многообразие программ, используемых на современных компьютерах, называется программным обеспечением – ПО (software). Программы, составляющие ПО, можно разделить на три группы: {системное ПО, системы программирования, прикладное ПО. Две первые группы иногда называют базовым ПО. Ядром системного ПО является операционная система (ОС).}

Рисунок 2 – Классификация компьютерных программ

Операционная система – это часть ПО, наиболее тесно связанная с техническими средствами компьютера (Windows, Mac OS, Unix, Linux, OS/2).

Драйвер устройства – это специальная программа, которая дополняют систему ввода-вывода ОС и обеспечивает корректную работу конкретного устройства. Загружаются в память компьютера при загрузке ОС.

Утилита – обслуживающая программа, расширяющая стандартные возможности оборудования и операционной системы, выполняющая узкий круг специфических задач. {Предоставляют доступ к возможностям (параметрам, настройкам, установкам), недоступным без их применения, либо делают процесс изменения некоторых параметров проще (автоматизируют его).} Зачастую входят в состав операционных систем или идут в комплекте со специализированным оборудованием.

Типы утилит:

• Дисковые утилиты

  • Дефрагментация – перераспределение файлов на диске, так чтобы они располагались в непрерывных областях (Defrag, Norton Speed Disk).

Рисунок 3 – Фрагментация диска

После дефрагментации ускоряется чтение и запись файлов, а следовательно и работа программ.

• Проверка диска – поиск неправильно записанных либо повреждённых различным путём файлов и участков диска и их последующее исправление или удаление {для эффективного использования дискового пространства} (ChkDsk, fsck, Scandisk).

• Очистка диска – удаление временных файлов, ненужных файлов, чистка «корзины» (Очистка диска, CCleaner).

• Разметка диска – деление диска на логические диски, которые могут иметь различные файловые системы и восприниматься операционной системой как несколько различных дисков (PartitionMagic, GParted, fdisk).

• Резервное копирование – создание резервных копий целых дисков и отдельных файлов, а также восстановление из этих копий (AMANDA, BackupPC, MS Data Protection Manager, Symantec Backup Exec).

• Сжатие дисков – сжатие информации на дисках для увеличения их вместимости (DoubleSpace, DriveSpace; WinRAR, WinZip, 7-zip).

• Утилиты работы с реестром (regedit, CCleaner, Reg Organizer).

• Утилиты мониторинга оборудования (SpeedFan).

• Тесты оборудования и бенчмарки (3DMark, EVEREST, Sandra).

Вопрос № 16

Алгоритм. Способы записи алгоритмов

Для того чтобы ЭВМ {без участия человека} выполнила некоторые действия необходимо задать последовательность инструкций (команд) на понятном компьютеру языке.

Опр. Под алгоритмом понимают предписание, инструкцию, составленную из отдельных шагов, с помощью которых некоторый субъект может решить некоторую задачу. Данный субъект называется исполнителем.

Алгоритм {как система правил, определяющая процесс преобразования исходных данных в желаемый результат за конечное число шагов,} имеет ряд обязательных свойств:

1. Дискретность – возможность разбиения процесса обработки информации на более простые этапы;

2. Определенность – однозначность выполнения каждого отдельного шага преобразования информации;

3. Массовость – алгоритм должен быть применим для целого класса однотипных задач;

4. Конечность – алгоритм должен состоять из конечного числа шагов, каждый из которых выполняется за конечный промежуток времени.

5. Результативность – по окончании работы алгоритма должен быть получен некоторый результат.

6. Однозначность – применение алгоритма к одним и тем же исходным данным всегда должно давать один и тот же результат.

В алгоритме отражаются логика и способ формирования результатов решения с указанием необходимых расчетных формул, логических условий, соотношений для контроля достоверности выходных результатов. В алгоритме обязательно должны быть предусмотрены все ситуации, которые могут возникнуть в процессе решения задачи.

Существуют 3 формы записи алгоритмов:

1. Текстовая;

2. Табличная;

3. Графическая.

Вопрос № 17 {Алгоритм, как правило, изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий (операторов). Такое} графическое представление называется схемой  алгоритма или блок-схемой. {Помимо графической существуют еще менее удобные и наглядные табличная и текстовая формы представления алгоритма.}

В блок-схеме каждому типу действий соответствует геометрическая фигура. Эти фигуры соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий.

Таблица 3. Основные структурные элементы блок-схем

	Начало алгоритма
	Конец алгоритма
	Операции ввода данных и вывода результатов
	Операции алгоритма
	Условия алгоритма

{С понятием алгоритма человек встречается на каждом шагу своей деятельности, однако часто не отдает себе в этом отчета.} Рассмотрим в качестве примера задачу о выборе наибольшего из трех заданных чисел X, Y и Z (5, 10, 20). Для решения этой задачи достаточно беглого взгляда, но в основе всего этого лежит некоторая заранее предписанная последовательность достаточно простых действий:

1. Сравнить X и Y. Если X≥Y то перейти к пункту 2, в противном случае перейти к пункту 3.

2. Сравнить Z и X. Если Z≥X, то M=Z, в противном случае M=X. Перейти к пункту 4.

3. Сравнить Z и Y. Если Z≥Y, то M=Z, в противном случае M=Y. Перейти к пункту 4.

4. M – наибольшее число. Остановить вычислительный процесс.

Блок-схема данного алгоритма имеет вид:

Примером невычислительного алгоритма может служить, например, объяснение ребенку, незнакомому с правилами уличного движения, правил перехода улицы (для простоты будем считать светофор двухцветным):

{1. Если горит красный свет, то улицу не переходи.

2. Если горит зеленый свет, то улицу переходи до середины, смотря на транспорт слева.

3. Если по достижении середины улицы продолжает гореть зеленый свет, то переходи улицу до конца, смотря на транспорт справа.

Р уководствуясь таким алгоритмом, ребенок будет правильно вести себя при переходе улицы. Но в данном алгоритме можно обнаружить неточность. Буквальное выполнение инструкции привело бы к нелепости. В случае, когда при достижении середины улицы загорелся красный цвет, ребенок так и остался бы навсегда стоять посередине дороги, т.к. в алгоритме не сказано, что делать в таком случае.

Правильный вариант алгоритм перехода улицы имеет следующий вид.

1. Посмотреть на светофор. Если горит зеленый свет – перейти к действию 3, в противном случае – перейти к действию 2.

2. Стоять и ждать зеленого света. Если загорится зеленый свет перейти к действию 3.

3. Переходить улицу до середины, смотря на транспорт слева. Перейти к действию 4.

4. Посмотреть на светофор. Если горит зеленый свет – перейти к действию 6, в противном случае – перейти к действию 5.

5. Стоять и ждать зеленого света. Если загорится зеленый свет перейти к действию 6.

6. Завершить переход улицы до конца, смотря на транспорт справа.

Блок-схема данного алгоритма имеет вид:}

Вопрос № 18

Алгоритмы делятся на 3 типа: линейные, условные и циклические.

Опр. Линейным называется алгоритм, являющийся последовательностью операторов (команд), которые выполняются один за другим в порядке их написания. Порядок выполнения не зависит от исходных данных.

Пример 12. Построить блок-схему алгоритма вычисления значения функции f(x)=5x²+6x-1.

Вопрос № 19

Опр. Условным (или разветвляющимся) называется алгоритм, в котором порядок выполнения команд зависит от некоторых условий.

Пример 13. Построить блок-схему алгоритма вычисления значения функции f(x)=|x|.

Пример 14. Построить блок-схему алгоритма вычисления значения функции

Пример 15. Построить блок-схему алгоритма решения квадратного уравнения ax²+bx+c=0, a≠0.

Опечатка: вместо SQR следует писать SQRT.

Если в алгоритме имеется не два, а более вариантов ветвления, то для записи можно использовать условный оператор с множественным выбором.

Пример 16. Блок-схема алгоритма ответа на вопрос “Сколько будет 2х2?”.

Вопрос № 20

Опр. Циклическим называется алгоритм, у которого одна или группа команд выполняется многократно. {Пример со светофором}

При программировании различают операторы цикла с предусловием, с постусловием и с параметром.

1. Циклы с предусловием. Операторы, составляющие тело цикла, выполняются, пока <условие> (булевское выражение) имеет значение ИСТИНА. Если при первой проверке условия <условие>=ЛОЖЬ, то тело цикла не выполняется ни разу.
2. Циклы с постусловием. Операторы в теле цикла выполняются до тех пор, пока проверка <условия> после тела цикла дает значение ЛОЖЬ. В противном случае осуществляется выход из цикла. Цикл с постусловием всегда выполняется хотя бы один раз.
3. Циклы с параметром (с заданным числом повторений). Операторы цикла с параметром генерируют последовательность значений, изменяющихся по закону арифметической прогрессии (убывающей или возрастающей). i – параметр цикла, s – шаг цикла (разность прогрессии).

Пример 17. Вывести квадраты чисел от 1 до 1000 Блок-схема:

Замечание. При использовании циклов следует опасаться «зацикливания», т.е. ситуации, когда выход из цикла становится невозможным. Пример 18.