Дискретность. Во многих отраслях человеческой деятельности для достижения требуемого результата используются алгоритмы, содержащие четкие описания последовательностей действий. Примерами алгоритмов являются кулинарные рецепты, в которых подробно описана последовательность действий по приготовлению пищи.
Алгоритмы кулинарных рецептов состоят из отдельных действии, которые обычно нумеруются. Каждый алгоритм состоит из последовательности отдельных шагов. Это является важным свойством алгоритма — дискретностью.
Алгоритм приготовления блюда быстрого питания:
1. Высыпать в емкость содержимое пакетика.
2. Налить в емкость 200 мл горячей воды.
3. Тщательно перемешать.
Результативность. Алгоритмами являются известные из начальной школы правила сложения, вычитания, умножения и деления столбиком. Применение этих алгоритмов всегда приводит к результату. Возможность получения из исходных данных результата за конечное число шагов называется результативностью алгоритма.
Выполнение программы процессором
Алгоритм сложения целых чисел в десятичной системе счисления:
1. Записать числа в столбик, так чтобы цифры самого младшего разряда чисел (единицы) расположились одна под другой (на одной вертикали).
2. Сложить цифры младшего разряда.
3. Записать результат под горизонтальной чертой на вертикали единиц. Если полученная сумма больше или равна величине основания системы счисления (в данном случае 10), перенести десятки в старший разряд десятков.
4. Повторить пункты 2 и 3 для всех разрядов с учетом переносов из младших разрядов.
Массовость. Алгоритмы сложения, вычитания, умножения и деления могут быть применены для любых чисел, причем не только в десятичной, но и в других позиционных системах счисления (двоичной, восьмеричной, шестнадцатеричной и др.). Возможность применения алгоритма к большому количеству различных исходных данных называется массовостью.
Само слово «алгоритм» происходит от «algorithmi» — латинской формы написания имени выдающегося математика IX века аль-Хорезми, который сформулировал правила выполнения арифметических операций.
Исполнители алгоритмов. Алгоритмы широко используются в технике в системах управления объектами. В любой системе управления существует управляющий объект, который является исполнителем алгоритма управления. Так, в системах терморегуляции для поддержания определенной температуры в помещении исполнителем алгоритма может являться как человек, так и микропроцессор.
1. Измерить температуру в помещении.
2. Если измеренная температура ниже заданной, включить обогреватель.
Детерминированность. При управлении самолетом используются сложные алгоритмы, исполнителями которых являются пилот или бортовой компьютер. Последовательность выполнения действий, например, при взлете должна быть строго определенной (например, нельзя отрываться от взлетной полосы, пока самолет не набрал необходимую взлетную скорость). Исполнитель алгоритма, выполнив очередную команду, должен точно знать, какую команду необходимо исполнять следующей. Это свойство алгоритма называется детерминированностью.
КАК ОПТИМИЗИРОВАТЬ ПРОЦЕССОР ДЛЯ ИГР? КАК ПОВЫСИТЬ ФПС ВО ВСЕХ ИГРАХ!
Выполнимость и понятность. После включения компьютера начинают выполняться алгоритмы тестирования компьютера и загрузки операционной системы. Исполнителем этих алгоритмов является компьютер, поэтому они должны быть записаны на понятном компьютеру машинном языке.
Каждый исполнитель обладает определенным набором команд — системой команд, которые он может выполнить. Алгоритм должен быть понятен исполнителю, т. е. должен содержать только те команды, которые входят в систему команд исполнителя.
Свойства алгоритмов. Выше были приведены примеры алгоритмов из различных областей человеческой деятельности и знаний. В этих алгоритмах различные исполнители выполняли операции над объектами различной природы (материальными объектами и числами). При этом во всех примерах можно выделить следующие основные свойства алгоритма: дискретность, результативность, массовость, детерминированность, понятность.
Результативность и дискретность. Алгоритм должен обеспечивать преобразование объекта из начального состояния в конечное состояние за определенное число дискретных шагов.
Массовость. Один и тот же алгоритм может применяться к большому количеству однотипных объектов.
Детерминированность. Исполнитель должен выполнять команды алгоритма в строго в определенной последовательности.
Выполнимость и понятность команд. Алгоритм должен содержать команды, входящие в систему команд исполнителя и записанные на понятном для исполнителя языке.
Алгоритм — это конечная последовательность действий, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное, записанная с помощью точных и понятных исполнителю команд.
Контрольные вопросы
1. Каковы основные свойства алгоритмов (приведите примеры)?
2. Перечислите основные свойства алгоритмов и проиллюстрируйте их примерами.
Задания для самостоятельного выполнения
2.1. Задание с развернутым ответом. Записать алгоритм вычитания столбиком целых чисел в десятичной системе счисления
Выполнение алгоритмов человеком и компьютером
Предположим, что пользователю необходимо в текстовом редакторе провести редактирование текста. Создадим алгоритм редактирования, в котором объектом является текст, а исполнителем — человек.
Сначала необходимо задать начальный текст и конечный текст, который должен быть получен после выполнения алгоритма редактирования. Пусть начальным является текст «информационная модель» и курсор находится перед первым символом, а результатом является текст «модель информационная» и курсор находится после последнего символа (рис. 3.4).
| Рис. 3.4. Начальное и конечное состояния текста |
Для того чтобы изменить состояние текста, необходимо в текстовом редакторе выполнить над ним определенную последовательность операций редактирования. Каждая команда алгоритма должна однозначно определять действие исполнителя, для этого необходимо записать алгоритм с использованием формальной модели текста.
Формальная модель текста разбивает его на страницы, которые включают определенное количество строк, содержащих определенное количество символов (наш текст содержит одну строку). Алгоритм «Редактирование» запишем на естественном языке, который понятен пользователю компьютера:
1. Выделить символы с 1 по 15.
2. Вырезать этот фрагмент и поместить его в буфер обмена.
3. Установить курсор на позицию после 7-го символа.
4. Вставить вырезанный фрагмент текста.
Теперь пользователь может провести редактирование текста, формально выполнив алгоритм «Редактирование».
Выполнение алгоритмов компьютером. Компьютер может выполнить алгоритм, если он записан на языке, понятном компьютеру. Информацию в компьютере обрабатывает процессор, следовательно, алгоритм должен быть записан на языке, «понятном» процессору, т. е. на машинном языке, представляющем собой логические последовательности нулей и единиц.
Однако составление и отладка таких программ является чрезвычайно трудоемким делом, поэтому разработаны языки программирования высокого уровня, кодирующие алгоритмы в привычном для человека виде (в виде предложений).
Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой.
Итак, мы создали программу на языке программирования высокого уровня (некоторый текст) и загрузили ее в оперативную память компьютера. Теперь мы хотим, чтобы процессор ее выполнил, однако процессор «понимает» команды на машинном языке, а наша программа написана на языке программирования. Как быть?
Необходимо, чтобы в оперативной памяти компьютера находилась программа-переводчик (транслятор), автоматически переводящая программу с языка программирования высокого уровня на машинный язык. Компьютер может выполнять программы, написанные только на том языке программирования, транслятор которого размещен в оперативной памяти компьютера.
Одним из первых языков программирования высокого уровня был создан в 1964 году известный всем Бейсик (Basic). Другим широко распространенным языком программирования является Паскаль (Pascal). В настоящее время наибольшей популярностью пользуются «потомки» этих языков — системы объектно-ориентированного визуального программирования Microsoft Visual Basic и Borland Delphi.
Контрольные вопросы
1. На каком языке должен быть записан алгоритм, чтобы его мог выполнить человек? Компьютер?
Задания для самостоятельного выполнения
2.2. Задание с развернутым ответом. Составить алгоритм преобразования слова «информатика» в слово «форма».
| Услуги по Доставке цветов в Первомайском dostavka-byketov.ru. |
Источник: 5byte.ru
Выполнение программ.
Для того, чтобы процессор мог выполнить программу, эта программа и данные, с которыми она работает, должны быть загружены в оперативную память. Кроме того, процессор «понимает» команды на машинном языке, а программа написана на некотором языке программирования. Поэтому необходимо, чтобы в оперативной памяти находилась программа переводчик (транслятор), автоматически переводящая с языка программирования на машинный язык. Трансляторы языков программирования бывают двух типов: интерпретаторы и компиляторы.
Интерпретатор – это программа, которая обеспечивает последовательный «перевод» инструкций программы на машинный язык с одновременным их выполнением. Поэтому при каждом запуске программы на выполнение эта процедура повторяется. Достоинством интерпретаторов является удобство отладки программы (поиска в ней ошибок), так как возможно «пошаговое» ее исполнение, а недостатком – сравнительно малая скорость выполнения.
Компилятор же переводит весь текст программы на машинный язык и сохраняет его в исполняемом файле. Затем этот уже готовый к исполнению файл можно запускать на исполнение многократно. Достоинство компиляторов – в большой скорости выполнения программы, а недостаток – трудоемкость отладки, так как невозможно пошаговое выполнение программы.
Современные системы программирования позволяют работать как в режиме интерпретатора, так и компилятора. На этапе разработки и отладки программы используется режим интерпретатора.
Понятие о тестировании и отладке.
К сожалению, объемную программу практически невозможно написать без единой ошибки. Синтаксические ошибки, выявляемые транслятором, – это наиболее очевидный и безобидный тип ошибок, так как они обнаруживаются и исправляются достаточно легко.
Ошибки, связанные с неточной реализацией алгоритма или с выбором метода, не совсем подходящего для решения поставленной задачи, обычно обнаружить и исправить гораздо труднее. Например, программист написал достаточно большую программу и только в одном из условных операторов ошибочно указал знак «
Тестирование программы – это процесс ее выполнения с использо-ванием различных данных для отыскания имеющихся в программе оши-бок.
Задача тестирования состоит в том, чтобы добиться неправильной работы программы. Принципы и методы тестирования обычно определя-ются назначением и структурой программы. Стандартных средств для проведения тестирования не существует. Это своего рода творчество.
Отладка программы состоит в обнаружении и исправлении ошибок, вызывающих неправильное поведение программы. В Delphi имеется мощный встроенный отладчик, значительно упрощающий отладку программ. Основными инструментами отладки являются точки контрольного останова и окно наблюдения за переменными.
Точка контрольного останова определяет оператор в программе, перед выполнением которого программа прервет свою работу и управление будет передано среде Delphi. Окно точек останова вызывается опцией View/ Debug windows/ Breakpoints. Установить/снять точку контрольного останова можно щелкнув мышью по служебной зоне слева от нужной строки программы или, установив в эту строку текстовый курсор, нажать F5, или в окне точек останова. Точка останова выделяется кранным цветом.
Работу программы можно прервать в любой момент с помощью кнопки «пауза» на панели инструментов, нажав Ctrl+F2 или опцией Run/ Program pause.
Наблюдать за состоянием переменной или выражения можно с помощью специального окна наблюдения, вызываемого опцией View/ Debug windows/ Watches. Можно также просмотреть в отладочном режиме текущее значение любой переменной, если навести на нее курсор мыши: значение появится в ярлычке рядом с курсором.
Трассировка программы. Перед исполнением оператора, в котором установлена точка контрольного останова, работа программы будет прервана, управление получит среда Delphi, а в окне наблюдения отразится текущее значение наблюдаемых переменных и выражений.
Теперь программист может прослеживать работу программы по шагам с помощью клавиш F7 и F8 или соответствующих кнопок на панели инструментов. При нажатии F8 будут выполнены запрограммированные в текущей строке действия, и работа программы прервется перед выполнением следующей строки текста программы. Текущая прослеживаемая строка выделяется синим цветом. При нажатии F7 среда выполнит те же действия, что и при нажатии F8, но клавиша F7 позволяет прослеживать и работу вызываемых подпрограмм. После трассировки нужного фрагмента программы можно продолжить нормальную ее работу, нажав клавишу F9.
В ряде случаев бывает неудобно или невозможно пользоваться пошаговой отладкой программ (например, подпрограмма прорисовки сетки после останова не сможет нормально продолжить работу, так как будет пытаться восстановить экран). В таких ситуациях могут помочь контрольные точки останова, которые не прерывают работу программы, а лишь помещают некоторую информацию в специальный файл трассировки. Для этого в окне Run/ Add Breakpoint/ Source Breakpoint нужно убрать флажок в переключателе Break и написать сообщение в строке Logmessage. Этот протокол можно просмотреть в любой момент с помощью опции View/ Debug windows/ Event Log.
Источник: studfile.net
Модуль I. Принципы работы и компоненты персонального компьютера
13. Процессоры на основе x86 команд, вплоть до Pentium 4, имели _________ архитектуру.
14. Системная шина включает в себя …
15. Самой быстродействующей памятью является …
16. Регистрацию изображений способны обеспечить …
17. Один из физических каналов ввода-вывода компьютера – разъём – называется аппаратным (-ой) …
18. Характеристикой сканера, определяющей качество получаемых цифровых изображений, служит (-ат) …
19. Архитектура процессора, основанная на концепции «более компактные и простые инструкции выполняются быстрее», – это ________ архитектура.
20. К устройствам координатного ввода данных относятся …
21. К базовой конфигурации ПК относится …
22. В USB флеш-накопителях используется …
23. Логическая организация и структура аппаратных и программных ресурсов вычислительной системы составляет …
24. Верными являются утверждения, что …
25. Одним из параметров винчестера является…
26. Характеристикой жидкокристаллических мониторов ПК является …
27. Функциональная схема ЭВМ
была предложена …
28. На материнской плате ПК размещаются …
29. Принцип записи на перезаписываемые оптические компакт-диски заключается в …
30. ОЗУ относится к виду памяти …
31. Разрешение принтера – это …
32. В фон-неймановской архитектуре компьютера часть процессора, которая выполняет команды, называется …
33. К устройствам только вывода информации относятся …
34. К принципам работы вычислительной системы, сформулированным Джоном фон Нейманом, относятсяпринципы …
35. Внешними запоминающими устройствами являются …
36. 1 Гбайт содержит ________ байтов.
37. Основной характеристикой микропроцессора является …
38. По виду вычислительного процесса вычислительные средства подразделяют на …
39. К основным характеристикам микропроцессора относятся…
40. Единица, обозначаемая как dpi, характеризует …
41. Для хранения программ, требующихся для запуска и тестирования компьютера при его включении, необходим (-о) …
42. Для сканирования с приемлемым качеством цветопередачи и хорошей детализацией в домашних условиях используются ____________ и _____________ виды сканеров.
43. Электронная вычислительная машина (ЭВМ) – это …
44. Из компакт-дисков для записи пользователем своих файлов предназначены …
45. Принцип изменения магнитной индукции поверхности носителя используется в накопителях типа …
46. Для долговременного хранения информации предназначены …
47. Возможность обмена данными между компьютерами по обычным телефонным линиям обеспечивают …
48. Наибольший объём информации может хранить (вид памяти) …
49. Использование красящей ленты лежит в основе работы ____________ и ____________ принтеров.
50. К устройствам ввода информации относятся …
51. К аппаратным средствам компьютера относятся…
52. Периферийные устройства выполняют функцию …
53. Электронная микросхема EPROM является …
54. Для вывода точечных (растровых) изображений, созданных пользователем, можно использовать …
55. Для увеличения скорости выполнения математических операций в ПК используется …
56. ПЗС-матрицы используются в таких периферийных устройствах, как …
57. В пустой блок общей схемы компьютера необходимо вписать устройство …
58. Высокоскоростная память, которая принадлежит какому-либо функциональному блоку компьютера и служит для снижения нагрузки на основную память, называется …
59. Среди архитектур ЭВМ выделяют …
60. Архитектура современного персонального компьютера подразумевает такую логическую организацию аппаратных компонент компьютера, при которой …
61. Как известно, разрядность процессора определяется разрядностью регистров, в которые помещаются обрабатываемые данные. Если регистр имеет разрядность 4 байта, то разрядность процессора равна …
62. Такие параметры, как разрешающая способность и производительность, характерны для …
63. Во время выполнения прикладная программа хранится в …
64. Идею механической машины с идеей программного управления соединил …
65. Параметрами любого типа памяти компьютера являются …
66. Качество звука, оцифрованного звуковой картой, определяется такими параметрами, как …
67. Принцип однородности памяти заключается в том, что …
68. Сигналы, определяющие характер обмена информацией, передаются по шине …
69. Такие параметры, как разрешение и угол обзора, характерны для устройств …
70. Основными компонентами архитектуры персонального компьютера являются процессор, внутренняя память, видеосистема, устройства ввода-вывода, …
71. В компьютере с 64-разрядной шиной данных и 32-разрядной адресной шиной установлена память объемом 16 Мбайт. Разрядность этого процессора равна …
72. К основным параметрам лазерных принтеров относятся …
73. Быстродействие накопителя информации характеризуется …
74. К системе команд электронно-вычислительных машин не относятся …
75. Внутренней памятью процессора является _______________ память.
76. К положениям классической архитектуры (фон-неймановской) относятся …
77. Принтеры бывают …
78. К функциям процессора относятся …
79. В аппаратном подключении периферийных устройств участвуют …
80. Прямым доступом к памяти (DMA) называется режим, при котором …
81. Разрядность центрального процессора определяется …
82. BIOS (Basic Input Output System) является …
83. Для ввода точечных изображений можно использовать …
84. Во флэш-накопителях используется ____________ память.
85. В компьютере с 64-разрядной шиной данных и 32-разрядной адресной шиной установлена память объёмом 16 Мбайт. Исходя из данных этой конфигурации, можно утверждать, что процессор …
86. К основным параметрам планшетных сканеров относятся …
87. Наибольшую скорость обмена информацией имеет …
88. В режиме создания звука в звуковой карте используются методы …
89. При отключении питания компьютера информация не сохраняется в устройстве памяти …
90. Архитектура ПК, основными признаками которой являются наличие общей информационной шины, модульное построение, совместимость новых устройств и программных средств с предыдущими версиями по принципу «сверху-вниз», носит название …
91. Классические принципы построения архитектуры ЭВМ были предложены в 40-х годах ХХ века Дж. фон Нейманом. К этим принципам относятся…
92. Модемы бывают …
93. Длительное хранение информации пользователя обеспечивает …
94. Динамическая память служит базой для построения …
95. Информация на магнитных дисках записывается …
96. Чтобы процессор мог выполнить программу, она должна быть …
97. Стример – это устройство для …
98. Деление на дорожки и секторы характерно для …
99. Статическая память служит базой для построения …
Источник: 4-i-5.ru