Аннотация: В данной лекции рассматривается понятие языков управления процессами. Приводится обзор технических проблем управления процессами. Рассматриваются базовые средства для решения таких проблем на уровне функционирования операционных систем, исполнения отдельных задач и разработки информационных систем. Рассматриваются языки реализации операционных систем
Приводится обзор технических проблем управления процессами. Рассматриваются базовые средства для решения таких проблем на уровне функционирования операционных систем (ОС), исполнения отдельных задач и разработки информационных систем. Языки реализации ОС.
Внешне языки управления процессами выглядят как нечто среднее между макроассемблерами и языками высокого уровня. Различие проявляется в понимании данных, подвергаемых обработке, и командах, к которым сводятся процессы обработки :
- Роль данных выполняют файлы — объекты, обладающие собственным поведением и подверженные влиянию внешнего мира. Существование файлов в период обработки не всегда очевидно. Файлы могут участвовать одновременно в разных процессах.
- Выполнение команды рассматривается как событие. Такое событие может быть как успешным, так и неудачным. Кроме того, существуют внешние события.
- Реакция на событие программируется как обработчик события, выполняемый независимо от других обработчиков, — это отдельный процесс.
- Программа процесса может быть нацелена не на получение результата за конечное время, а на обеспечение непрерывного обслуживания заданий на обработку объектов. Процесс может быть активным или отложенным. Процессы могут конкурировать за общие объекты. Возможна синхронизация процессов и порождение подчиненных процессов.
- Программа процесса выглядит как объект и создается как данное, а потом может применяться равноправно с командами. Последовательное расположение команд в программе не считается основанием для их выполнения в точно том же порядке. Выполнение команды может занимать ряд интервалов времени, между которыми выполняются другие команды.
В результате разработка программ для организации взаимодействия процессов отличается от подготовки обычных последовательных программ на весьма глубоком уровне, что можно показать на модели интерпретирующего автомата для языка управления процессами. Такой автомат требует реализации дополнительной таблицы событий , протокола выполненных команд и структуры данных для очередей, регулирующих доступ к объектам. Чаще всего используются две модели — супервизор , контролирующий взаимодействие семейства процессов, или автомат , способный тиражировать себя при ветвлении процессов. И в том, и в другом случае функционирование автомата сводится к бесконечному циклу анализа происходящих событий, появление которых влечет включение обработчиков, соответствующих событиям. Проблема остановки решается вне языка — на уровне базовых средств или внешним образом через прерывания.
Начал учить C++? Сразу учи это. Про cMake — супер простыми словами.
Рассмотрим типичные задачи организации процессов, базовые понятия, полезные при обсуждении проблем взаимодействия процессов, и примеры средств и методов представления программ для организации параллельных процессов. С параллельными процессами мы реально встречаемся при работе на уровне ОС, при организации высокопроизводительных вычислений на базе суперкомпьютеров и многоядерных процессоров, при обеспечении сетевой обработки данных, при оптимизирующей компиляции программ и т.д. и т.п. Проблемы подготовки параллельных программ для всех столь разных работ обладают определенной общностью, но есть и существенная специфика, требующая понимания разницы в критериях оценки качества программ и информационных систем для различных применений.
Что такое UML за 7 минут: Диаграмма классов, последовательностей, состояний и деятельности
На уровне ОС основная работа сводится к управлению заданиями, нацеленными на эффективную загрузку общего оборудования и других ресурсов. Доступ к общим ресурсам обычно регулируется с помощью очередей запросов на обслуживание на базе моно- и/или мульти-процессорных комплексов. Обслуживание носит асинхронный характер. Основной критерий качества — возможность продолжить выполнение заданий без принципиальных потерь информации.
Появление компьютерных сетей и особенно массовое распространение Интернета, электронной почты и информационных сервисов выплеснуло проблематику параллельных процессов на рядового пользователя. Обыденные впечатления от доступа к новостным и рекламным сайтам, обмена фильмами и звукозаписями, пересылки фотографий для их печати в фотоателье, интерактивное общение и дневники — все это формирует интуитивную базу для вполне полноценного понимания средств и методов параллельного программирования. Клиенты всех таких информационных систем и ресурсов сталкиваются с достаточно сложным поведением сетевых конфигураций из разнородного оборудования, функционирование которого складывается не вполне очевидно. Появляется критерий — достижение понятности сетевой обработки информации, что в значительной мере требует представления механизмов взаимодействия процессов. Этот критерий имеет весьма важную составляющую — обеспечение грамотного поведения клиентов, принимающих решения относительно доступа к информационным ресурсам.
В середине 70-х годов активное исследование методов параллельного программирования рассматривалось не только как наиболее перспективное направление повышения эксплуатационных характеристик оборудования, но и как ведущее направление преодоления кризиса технологии программирования. В настоящее время рост интереса к параллельному программированию связан с переходом к массвому производству многоядерных архитектур.
Источник: intuit.ru
Глава 13. Программное управление — основа автоматизации вычислительного процесса После изучения главы вы должны знать:
Решение задач на компьютере реализуется программным способом, то есть путем выполнения последовательно во времени отдельных операций над информацией, предусмотренных алгоритмом решения задачи.
Алгоритмы и языки программирования
Алгоритм — это точно определенная последовательность действий, которые необходимо выполнить над исходной информацией, чтобы получить решение задачи.
Понятие алгоритма — одно из важнейших понятий математики, так как назначением математики и является разработка рациональных алгоритмов решения задач. Существует раздел математики — теория алгоритмов, занимающаяся разработкой методов и форм построения алгоритмов решения задач. Алгоритм решения задачи на вычислительной машине — это частный случай математического алгоритма.
Основными свойствами правильно построенного алгоритма являются:
- результативность — алгоритм должен давать конкретное конструктивное решение, а не указывать на возможность решения вообще;
- достоверность — алгоритм должен соответствовать сущности задачи и формировать верные, не допускающие неоднозначного толкования решения;
- реалистичность — возможность реализации алгоритма при заданных ограничениях: временных, программных, аппаратных;
- массовость— алгоритм должен быть воспроизводимым, пригодным для решения всех задач определенного класса на всем множестве допустимых значений исходных данных;
- детерминированность (определенность) — алгоритм должен содержать набор точных и понятных указаний, не допускающих неоднозначного толкования;
- дискретность— допустимость расчленения алгоритма на отдельные этапы с возможностью последовательной их реализации на машине;
- экономичность — алгоритм должен обеспечивать необходимую и достаточную точность решения задачи.
Алгоритм должен быть понятен (доступен) пользователю и/или машине. Доступность пользователю означает, что он обязан отображаться посредством конкретных формализованных изобразительных средств, понятных пользователю. В качестве таких изобразительных средств используются следующие способы их записи: словесный, формульный, табличный, операторный, графический, макроязык программирования:
Языки, представляющие алгоритмы в виде последовательности читаемых программистом (не двоично-кодированных) команд, называются алгоритмическими языками. Алгоритмические языки подразделяются на машинно-ориентированные, процедурно-ориентированные и проблемно-ориентированные.
Машинно-ориентированные языки относятся к языкам программирования низкого уровня — программирование на них наиболее трудоемко, но позволяет создавать оптимальные программы, максимально учитывающие функционально-структурные особенности конкретного компьютера. Программы на этих языках, при прочих равных условиях, будут более короткими и быстрыми. Кроме того, знание основ программирования на машинно-ориентированном языке позволяет специалисту подробнейшим образом разобраться с архитектурой компьютера. Именно последнее в большей степени и обусловливает целесообразность ознакомления с машинно-ориентированным языком, каковым и является язык ассемблер, при изучении вычислительных систем. Большинство команд машинно-ориентированных языков при трансляции (переводе) на машинный (двоичный) язык генерируют одну машинную команду.
Процедурно-ориентированные и проблемно-ориентированные языки относятся к языкам высокого уровня, использующим макрокоманды. Макрокоманда при трансляции генерирует много машинных команд: для процедурно-ориентированной макрокоманды это соотношение в среднем «1 к десяткам машинных команд», а для проблемно-ориентированной команды это «1 к сотням машинных команд». Процедурно-ориентированные языки программирования являются самыми используемыми (Basic, Pascal, C++, PL, ALGOL, COBOL и еще десятки популярных языков). В этом случае программист должен описывать всю процедуру решения задачи, тогда как проблемно-ориентированные языки (их называют также непроцедурными) позволяют лишь формально идентифицировать проблему и указать состав, структуры представления и форматы входной и выходной информации для задачи.
Все языки программирования, и языки машинно-ориентированные, и языки высокого уровня, для их восприятия компьютером требуют наличия программ перевода — трансляторов на машинный язык.
Трансляторы бывают двух типов: трансляторы-компиляторы и трансляторы-интерпретаторы.
Компиляторы при трансляции переводят на машинный язык сразу всю программу и затем хранят ее в памяти машины в двоичных кодах. Интерпретаторы каждый раз при исполнении программы заново преобразуют в машинные коды каждую макрокоманду и передают ее для непосредственного выполнения компьютеру. В памяти интерпретируемые программы хранятся в виде исходных макрокоманд и поэтому в любой момент читаемы человеком.
Откомпилированные двоично-кодированные программы практически человеком не читаемы. Но их можно вызвать в специальную программу-отладчик (DEBUG и его разновидности), которая переведет эти программы на язык ассемблер, то есть сделает их «человекочитаемыми» (еще один довод в пользу изучения языка ассемблер).
Итак, алгоритм непосредственно воспринимается и исполняется компьютером, если он представлен в двоичном коде на машинном языке.
Алгоритм решения задачи, заданный в виде последовательности команд на языке вычислительной машины (в кодах машины), называется машинной программой.
Команда машинной программы (иначе, машинная команда) — это элементарная инструкция машине, выполняемая ею автоматически без каких либо дополнительных указаний и пояснений.
Машинная команда состоит из двух частей: операционной и адресной.
Операционная часть команды (КОП — код операции) — это группа разрядов в команде, предназначенная для представления кода операции машины.
Адресная часть команды (адреса) — это группа разрядов в команде, в которых записываются коды адреса (адресов) ячеек памяти машины, предназначенных для оперативного хранения информации, или иных объектов, задействованных при выполнении команды. Часто эти адреса называются адресами операндов, то есть чисел, участвующих в операции.
По количеству адресов (а1, а2, а3, ), записываемых в команде, команды делятся на безадресные, одно-, двух- и трехадресные.
а2 и а3 — адреса ячеек (регистров), где расположены, соответственно, первое и второе числа, участвующие в операции, а1 — адрес ячейки (регистра), куда следует поместить число, полученное в результате выполнения операции.
а1 — это обычно адрес ячейки (регистра), где хранится первое из чисел, участвующих в операции, и куда после завершения операции должен быть записан результат операции; а2 — обычно адрес ячейки (регистра), где хранится второе участвующее в операции число.
где а1 в зависимости от модификации команды может обозначать либо адрес ячейки (регистра), в которой хранится одно из чисел, участвующих в операции, либо адрес ячейки (регистра), куда следует поместить число — результат операции.
Безадресная команда содержит только код операции, а информация для нее должна быть заранее помещена в определенные регистры машины.
Наибольшее применение в ПК нашли двухадресные команды.
Пример двухадресной команды, записанной на языке символического кодирования:
Эту команду следует расшифровать так: сложить число, записанное в ячейке 0103 памяти, с числом, записанным в ячейке 5102, а затем результат (то есть сумму) поместить в ячейку 0103.
В кодах машины любая команда содержит только двоичные цифры записанных объектов.
Источник: studfile.net
50 терминов, которые должен знать каждый программист
Вы — начинающий программист, но коллеги в перерывах возле кулера говорят на неизвестном вам языке? Или, может быть, вы только интересуетесь программированием, но читать гайды и документацию невероятно сложно?
Не бойтесь, мы составили подборку из 50 терминов для начинающих программистов и объяснили, что значит каждый из них, чтобы облегчить вам вход в тему программирования.
Термины для начинающих программистов
Вот список из 50 терминов с объяснениями, с которыми должен ознакомиться каждый начинающий программист.
1. Переменная (Variable)
Это идентификатор, используемый для хранения значений в памяти компьютера. Программист может присваивать и изменять значения переменных.
2. Функция (Function)
Это блок кода, который выполняет определенную операцию. Функции могут быть вызваны и использованы в различных частях программы.
3. Условное выражение (Conditional Statement)
Это конструкция, которую используют программисты для выполнения разных операций, в зависимости от условий. Примером может быть оператор «if-else».
4. Цикл (Loop)
Это конструкция, позволяющая программе выполнять определенный блок кода многократно. Циклы могут быть контролируемыми или бесконечными, в зависимости от задачи.
5. Массив (Array)
Это структура данных, позволяющая хранить множество элементов одного типа. Элементы массива могут быть обращены по индексу.
6. Класс (Class)
Это шаблон или описание для создания объектов. Класс определяет свойства и методы, которые могут быть использованы объектами этого класса.
7. Объект (Object)
Это экземпляр класса, который имеет свои собственные значения свойств и может вызывать методы, определенные в классе.
8. Интерфейс (Interface)
Это контракт, определяющий набор методов, которые класс должен реализовать. Интерфейсы позволяют определить стандартизацию взаимодействия.
9. Рекурсия (Recursion)
Это процесс, когда функция вызывает саму себя. Рекурсия может быть полезна для решения задач, которые могут быть разделены на более простые подзадачи.
10. Стек (Stack)
Это структура данных, работающая по принципу «последний пришел, первый ушел» (Last-In-First-Out, LIFO). Элементы добавляются и удаляются только с одного конца стека.
11. Очередь (Queue)
Это структура данных, работающая по принципу «первый пришел, первый ушел» (First-In-First-Out, FIFO). Элементы добавляются в конец очереди, а извлекаются из начала.
12. Рекурсивный алгоритм (Recursive Algorithm)
Это алгоритм, который использует рекурсию для решения задачи. Например, алгоритмы обхода деревьев часто используют рекурсивные вызовы.
13. SQL (Structured Query Language)
Это язык программирования, используемый для управления и манипулирования реляционными базами данных.
14. API (Application Programming Interface)
Это интерфейс, предоставляемый программным обеспечением для взаимодействия с другими программами или компонентами.
15. GIT
Это распределенная система контроля версий, используемая для отслеживания изменений в кодовой базе и управления совместной разработкой.
16. IDE (Integrated Development Environment)
Это программное обеспечение, которое облегчает разработку, отладку и тестирование программ.
17. Debugging (Отладка)
Это процесс исследования и исправления ошибок в программном коде. Отладка может включать использование специальных инструментов для поиска и исправления ошибок.
18. Алгоритм (Algorithm)
Это последовательность шагов, выполняемых для решения задачи или выполнения определенной операции. Алгоритмы используются для решения различных задач программирования.
19. Исключение (Exception)
Это объект, который представляет ошибку или необычную ситуацию, возникающую во время выполнения программы. Исключения позволяют программе обрабатывать ошибки и делать ее более надежной.
20. База данных (Database)
Это организованное хранилище данных, где информация сохраняется и управляется. Базы данных используются для эффективного хранения и извлечения информации.
21. Индекс (Index)
Это структура данных, которая упорядочивает значения в базе данных, чтобы ускорить поиск и извлечение данных.
22. Асинхронное программирование (Asynchronous Programming)
Это подход к написанию программ, где задачи выполняются параллельно и независимо друг от друга. Асинхронное программирование позволяет создавать отзывчивые и эффективные приложения.
23. Поток (Thread)
Это отдельный путь выполнения внутри программы. Потоки позволяют параллельно выполнять несколько задач и улучшить общую производительность приложения.
24. Распределенные системы (Distributed Systems)
Это системы, в которых компьютерные ресурсы и задачи распределены по нескольким компьютерам или узлам сети. Распределенные системы позволяют повысить масштабируемость и отказоустойчивость приложений.
25. REST (Representational State Transfer)
Это архитектурный стиль разработки веб-сервисов, который использует стандартные протоколы HTTP для обмена данными между клиентом и сервером.
26. MVC (Model-View-Controller)
Это паттерн архитектуры программного обеспечения, который разделяет приложение на три основных компонента: модель, представление и контроллер. MVC позволяет улучшить структуру кода и упростить разработку приложений.
27. Хэширование (Hashing)
Это процесс преобразования данных фиксированной длины в хэш-значение фиксированного размера. Хэширование используется для уникальной идентификации данных и быстрого поиска.
28. Битовые операции (Bitwise Operations)
Это операции, которые выполняются над индивидуальными битами чисел. Битовые операции полезны для манипуляции с флагами и битовыми полями.
29. Docker
Это платформа, которая позволяет упаковывать и запускать приложения в изолированных контейнерах. Docker упрощает развертывание и масштабирование приложений.
30. Рефакторинг (Refactoring)
Это процесс изменения структуры и организации кода, чтобы сделать его более понятным, поддерживаемым и эффективным, тем не менее, без изменения его функциональности.
31. Управление памятью (Memory Management)
Это процесс управления выделением и освобождением памяти во время выполнения программы. Управление памятью важно для эффективного использования ресурсов и предотвращения утечек памяти.
32. Десериализация (Deserialization)
Это процесс преобразования сериализованных данных в исходный формат. Десериализация используется для восстановления объектов из данных, сохраненных или переданных по сети.
33. Регулярные выражения (Regular Expressions)
Это последовательности символов, которые задают шаблон для поиска и сопоставления текста. Регулярные выражения широко используются для обработки и анализа строковых данных.
34. Сортировка (Sorting)
Это процесс упорядочивания элементов в заданном порядке. Существует множество алгоритмов сортировки, таких как сортировка пузырьком, сортировка вставками и быстрая сортировка.
35. Шаблон проектирования (Design Pattern)
Это повторяемое решение для общей проблемы в разработке программного обеспечения. Шаблоны проектирования помогают создавать гибкий, расширяемый и удобочитаемый код.
36. NoSQL
Это подход к хранению и обработке данных, который не использует традиционные реляционные базы данных. Базы данных NoSQL обладают гибкой схемой данных и масштабируемостью для работы с большими объемами информации.
37. ООП (Object-Oriented Programming)
Это методология программирования, в которой программы структурированы вокруг объектов, которые представляют реальные или абстрактные сущности. ООП позволяет создавать модульный, переиспользуемый и расширяемый код.
38. JSON (JavaScript Object Notation)
Это формат обмена данными, основанный на синтаксисе JavaScript. JSON часто используется для передачи данных между клиентской и серверной сторонами приложений.
39. Компиляция (Compilation)
Это процесс преобразования исходного кода программы в машинный код, который может быть выполнен компьютером. Компиляция обычно производится перед запуском программы.
40. Виртуализация (Virtualization)
Это технология, которая позволяет работать нескольким операционным системам или приложениям на одном компьютере или сервере. Виртуализация повышает эффективность использования ресурсов и упрощает управление системами.
41. Криптография (Cryptography)
Это область науки, которая занимается защитой информации путем шифрования и дешифрования данных. Криптография используется, например, для обеспечения безопасности в сети или защиты данных.
42. Эмуляция (Emulation)
Это процесс создания программного или аппаратного средства, которое имитирует поведение другого устройства или программы. Эмуляция позволяет запускать программы или игры на различных платформах.
43. CDN (Content Delivery Network)
Это сеть серверов, расположенных в разных местах мира, для ускорения доставки контента пользователю. CDN позволяет уменьшить задержку и повысить производительность при работе с веб-сайтами или приложениями.
44. Deadlock (Взаимная блокировка)
Это ситуация, когда два или более потоков программы блокируют друг друга и не могут продолжить выполнение. Deadlock может привести к зависанию и некорректной работе программы.
45. Unit Test (Модульное тестирование)
Это процесс проверки отдельных модулей или функций в программе для обеспечения корректности их работы. Модульные тесты являются важной частью процесса разработки ПО.
46. Big O notation (Нотация большого O)
Это способ оценки производительности алгоритмов в терминах времени выполнения и использования ресурсов. Нотация большого O помогает программистам анализировать и сравнивать эффективность алгоритмов.
47. Многопоточность (Multithreading)
Это возможность программы выполнять несколько потоков параллельно. Многопоточность улучшает производительность, позволяя выполнить параллельные задачи.
48. SIMD (Single Instruction, Multiple Data)
Это техника параллельной обработки данных, которая позволяет одновременно выполнять одну инструкцию над несколькими элементами данных. SIMD используется для ускорения выполнения вычислений, таких как обработка изображений и аудио.
49. ORM (Object-Relational Mapping)
Это техника программирования, которая обеспечивает автоматическое сопоставление и взаимодействие между объектно-ориентированным кодом и реляционной базой данных.
50. Инкапсуляция (Encapsulation)
Это принцип объектно-ориентированного программирования, который объединяет данные и методы, работающие с этими данными, внутри класса. Инкапсуляция обеспечивает контролируемый доступ и скрытие данных.
Заключение
В этой статье мы старались подобрать самые базовые термины, не затрагивая сложные.
Если мы забыли какое-то понятие, которое даже новичок обязан знать, или неправильно объяснили что-то из списка, напишите об этом в комментариях.
Надеемся, после прочтения статьи мир программирования для вас стал чуточку яснее.
Следите за новыми постами по любимым темам
Подпишитесь на интересующие вас теги, чтобы следить за новыми постами и быть в курсе событий.
Поделиться
Реклама на Tproger: найдем для вас разработчиков нужного стека и уровня.
Что думаете?
Комментирую от имени компании
Показать все комментарии
Фотография
Обсуждают сейчас
Списки в Python: методы и основные операции
14 минут назад
Списки в Python: методы и основные операции
14 минут назад
Хочу взломать незнаю как
Подборка лучших Android-приложений для взлома и тестирования безопасности
2 часа назад
Синтаксис ruby + модульность python = была бы пушка! А так у руби всё на костылях. Любой гем может не установиться, или не запуститься и сломать систему. Кроссплатформенность очень низкая, половина всего только под линукс системы. И куча ненужных манипуляций для того чтобы это как-то худо-бедно работало.То ли дело пайтон — написал импорт и вперед.
Всё просто, всё работает.Хотя сам язык ruby мне нравится больше чем пайтон. Поэтому считаю, что ему не дает развиваться вышеперечисленное — по сути его архитектура с гемами и бесконечные костыли — это просто гемморой.
Источник: tproger.ru