Место ЭВМ в деятельности человека

1. Место ЭВМ в деятельности человека.

Осн. направления использования ЭВМ:

1) Решение научных задач:

a) сложные вычисления

б) моделирование процессов

в) обработка данных

2) Автоматизация обработки информации и управление:

а) управление комплексами

б) большие системы (системы управления гос. назначения)

в) системы автоматического управления (САУ)

3) Автоматизированные системы управления (АСУ) – планирование и учёт:

а) производство

б) бухгалтерский учёт

в) транспорт

г) системы продаж билетов

4) Информационные системы (банки данных, банки знаний)

5) Системы автоматизированного проектирования (САПР)

6) гибкое автоматизированное производство

7) АСНИ – автоматизированные системы научных исследований

5. Представление информации:

Минимальная единица измерения – 1 бит (т. е. 0 или 1)

1 байт = 8 бит

255 – максимальное число без знака, которое можно записать (2^8 - 1)

В этом байте может располагаться либо число, либо код.

▪ 1 Кбайт = 1024 байтов

▪ 1 Мбайт = 10^6 байт

▪ 1 Гбайт = 10^9 байт

Размер машинной команды:

Машинное слово – количество байтов, обрабатываемых одновременно.

ASCII – таблица современных компьютеров (KOI8).

8-9. Понятие данных, виды данных, типы данных:

Идентификатор – последовательность букв и цифр, начинающаяся с буквы, ограниченная 8 символами.

Все данные разделяются на два вида:

А) Константы Б) переменные

Константы – это данные не изменяющие своё значение в ходе выполнения программы. Константа может быть задана явно или с ней может быть задано имя, описанное в разделе описания констант.

Переменная – это данная, которая может изменяться в ходе выполнения программы, к которой обращаются с помощью имени.

Важным свойством данных является их тип, который определяет 5 характеристик:

1) класс возможных значений

2) диапазон изменения

3) множество операций, допустимых для данных этого типа

4) объём выделяемой памяти

5) определяет форму представления данного в памяти

Константы:

Тип констант определяется формой его записи.

1) Числовые константы

а) целая константа – последовательность десятичных чисел без точки

б) вещественная (отличается от целых наличием десятичной точки). Имеется две формы представления: с фиксированной запятой и с плавающей.

2) Константы логические (true, false) – иначе булевы

3) Символьные и строковые константы

В Паскале константа может иметь идентификатор – это идентификатор, которому приравнивается значение константы.

(это выполняется в разделе описания программы).

Переменные:

1) простая переменная

2) компонентная (структурированная)

3) переменные – указатель (ссылка)

4) файловая

Описываются в разделе Var.

Для целых – integer

Для вещественных – real

Для булевых – Boolean, для символьных - char

2. Принцип программного управления:

Идея принципа: во время работы компьютера, им управляет программа, написанная человеком.

Операционная система (ОС) – комплекс программ.

ЭВМ имеет следующие команды:

01 – чтение числа из ячейки оперативной памяти с указанием адреса и сложение его с числом находящимся в АЛУ.

02 – чтение числа из ячейки памяти и вычитание его с числа находящегося в АЛУ.

03 - … умножение…

04 - … и деление на него числа из АЛУ

05 – чтение и перенос в АЛУ

06 – запись числа из АЛУ в ячейку памяти

10 – ввод числа с клавиатуры в ячейку памяти

11 – вывод из ячейки памяти

33 – завершение программы

6. Хранение информации:

Жесткие диски - это устройства хранения информации, программ и данных в ЭВМ. В персональных компьютерах жесткие диски находятся внутри системного блока и служат для постоянного хранения программ, данных, архивов и т. п.

Информацию можно хранить как на внутренних носителях, так и на внешних:

1) внешний жёсткий диск

2) флеш память (флешки, SD и другие карты)

3) CD (700 Мб), DVD (4,7 Гб), Blu-ray (33 Гб) диски

4) дискеты (объём 1,44 Мбайт)

Часто внешние устройства хранения информации используют для хранения резервных копий каких-либо данных, во избежание потери их.

3. Процессор и оперативная память ЭВМ:

ЦУУ – предназначено для синхронизации всех устройств.

ЦУУ + АЛУ = процессор

АЛУ – устройство, которое выполняет операцию сложения, а через неё все остальные.

Основные характеристики процессора:

1) быстродействие

Терафлоп – 10^12 операций в секунду – современные

Квадралион – 10^15 (такая в министерстве обороны США)

2) система машинных команд

ОЗУ – предназначено для хранения обрабатываемой инф. Является энергозависимой.

ВЗУ – предназначено для длительного энергонезависимого хранения информации.

АЦП – аналого цифровой преобразователь

ОЗУ основные характеристики:

1) объём (в современных в основном 512 Мб и больше)

2) быстродействие (в современных в основном 667 ГЦ и больше)

Регистр команд и распределение памяти:

7. Этапы решения задач, понятие алгоритма, требования и способы представления. Приёмы разработки.

Этапы решения задач:

1) математическая формулировка задачи

2) выбор метода решения

3) разработка алгоритма решения

4) программирование алгоритма на каком-либо языке программирования

5) подготовка информации ввода данных

6) отладка программы на контрольном примере

7) расчёт вариантов решения задачи

8) обработка результатов

9) оформление программного продукта

Алгоритм – это инструкция, определяющая последовательность и содержание операций, приводящих исходные данные в конечный результат.

Применительно к расчётным задачам, алгоритм – это последовательность арифметических и логических действий над числовыми значениями, приводящих к решению задачи.

Требования к алгоритмам:

1) Определённость алгоритма. Не допускается никаких произвольных толкований.

2) Результативность. Т. е. в результате должен быть получен правильный результат или сообщение о том, что алгоритм не применим к имеющимся исходным данным.

3) Массовость. Алгоритм должен позволять получать результат для различных вариантов задач данного класса.

4) Эффективность. Алгоритм должен быть эффективным, т. е. требовать для выполнения минимального машинного времени и минимального объёма памяти.

Способы описания алгоритмов:

1) блок схема 2) Словесная форма описания

Алгоритмические языки и программирование:

Средства разрешения языкового барьера между человеком и компьютером является:

а) алгоритмические языки б) трансляторы

Алгоритмические языки – это набор символов для построения фраз языка.

Синтаксис – система правил составления из символов осмысленных конструкций.

Семантика – система правил толкования и описания конструкций.

9. (продолжение). Массив, оператор присваивания:

Массив – это поименованный упорядоченный набор данных одного типа.

Переменная с индексом используется для одного элемента массива.

Селектором переменной с индексом, является список индексных выражений, заключённых в квадратные скобки.

<переменная с индексом>:=<имя массива[<список индексных выражений>]

В паскале допускается до трёх индексов. Индексные выражения всегда целые числа. Массивы должны быть описаны в описательной части программы.

Оператор присваивания:

<переменная>:=<выражение>;

При выполнение оператора присваивания, требуется выполнение совместимости типов.

10. Основы алгоритмизации. Модульный принцип разработки программ и алгоритмов:

Способы описания алгоритмов:

1) блок схема 2) Словесная форма описания

Алгоритмические языки и программирование:

Средства разрешения языкового барьера между человеком и компьютером является:

а) алгоритмические языки б) трансляторы

Алгоритмические языки – это набор символов для построения фраз языка.

Синтаксис – система правил составления из символов осмысленных конструкций.

Требования:

1) Близость к общепринятому языку математического описания

2) Возможность описания

3) Удобства автоматического перевода алгоритмов

Транслятор – переводящая программа, обеспечивающая автоматический перевод конструкций алгоритмического языка на внутримашинный язык.

Функции: 1) перевод с одного языка, алгоритмич. на машинный.

2) указание формальных ошибок.

В Паскале реализован модульный принцип программирования. Программа состоит из одной или нескольких программных единиц (модулей). Каждая программа содержит основную программу и может содержать процедуру и функции.

Функции и процедуры описывают алгоритмы часто повторяющихся действий, общих для нескольких программных единиц. Головной модуль программы задаёт порядок выполнения функций.

Модульный принцип программирования:

Преимущества: 1) Исключение повторений одних и тех же последовательных операторов. 2) Отделение задач друг от друга (позволяет увеличить наглядность программы)

В программном модуле выполняется одна отдельная самостоятельная задача. В языке Паскаль предусмотрены два вида программных модулей: процедура и функция.

Модули описываются в разделе описания головного модуля, или, если они являются вложенные, в описательной части другого программного модуля.

Если модуль в результате своей работы возвращает одно значение, то он оформляется в виде функции, если два и больше, то в виде процедуры.

4. Запоминающие устройства. Способы хранения данных:

ОЗУ – предназначено для хранения обрабатываемой инф. Является энергозависимой.

ВЗУ – предназначено для длительного энергонезависимого хранения информации.

ОЗУ основные характеристики:

1) объём (в современных в основном 512 Мб и больше)

2) быстродействие (в современных в основном 667 ГЦ и больше)

ВЗУ основные характеристики:

1) ёмкость (обычно измеряется в байтах)

2) быстродействие (а именно, время доступа и скорость передачи информации)

Способы хранения данных:

1) жёсткий диск (внутренний и внешний)

2) флеш память (флешки, SD и другие карты)

3) CD (700 Мб), DVD (4,7 Гб), Blu-ray (33 Гб) диски

4) дискеты (объём 1,44 Мбайт)

11. Решение расчётной задачи на ЭВМ. Модульный принцип разработки алгоритма и программирования.

Этапы решения задач:

1) математическая формулировка задачи

2) выбор метода решения

3) разработка алгоритма решения

4) программирование алгоритма на каком-либо языке программирования

5) подготовка информации ввода данных

6) отладка программы на контрольном примере

7) расчёт вариантов решения задачи

8) обработка результатов

9) оформление программного продукта

Модульный принцип программирования:

15. Структура программы. Характеристика программных единиц. Неисполняемые и исполняемые операторы.

Оператор – это основной элемент языка, представляющий собой описание каких-либо данных или предписание, приводящее к выполнению однозначно определённым действиям.

Операторы: 1) Описания (определяют свойства данных и отдельных модулей, расположенных в начале модуля)

2) операторы действия

Операторы отделяются друг от друга символом ;

Структура программы:

Program <имя>;

<описательная часть>;

Begin

<головной модуль, выполняемая часть>

End.

20. Ввод и вывод информации. Редактирование информации. Особенности вывода массивов.

Write (<список выражений>);

Writeln – вывод с новой строчки

Read(<список переменных>);

Readln – ввод с новой строчки

Для readln можно булевы числа, для read Нельзя.

Вывод массива:

For i:=in to ik do

Write (a[<список индексных выражений>]);

X:n – используется для вывода целых и строковых данных, где n – длина поля

X:n:m – используется для вывода вещественных данных, где m – колич. символом после запятой.

16. Структура программы. Описательная часть. Правила локализации действия описаний.

Структура программы:

Program <имя>;

<описательная часть>;

Begin

<головной модуль, выполняемая часть>

End.

Описание – определяет свойство констант, типов, массивов, файлов, переменных, структур.

<описание меток>;

<описание констант>; ---

<описание типов>; --- используются для описания

<описание переменных>; --- данных

<описание процедур и функций>;

Примеры:

Описание констант:

Const

N=10; p=true; a=5.3;

Описание типов:

Type

Mass=array [1..n] of <тип>;

21. Структура программы. Модульный принцип программирования.

Структура программы:

Program <имя>;

<описательная часть>;

Begin

<головной модуль, выполняемая часть>

End.

Модульный принцип программирования:

12-13. Понятие алгоритма. Последовательные и разветвляющиеся алгоритмы, циклы.

Разветвляющие алгоритмы:

Условный оператор FOR:

If <логич. выражение> then <оператор 1> else <оператор 2>;

Организация циклов:

Это основной приём программирования. В большинстве циклов присутствует параметр циклов. В цикле может быть только 1 параметр. Этот параметр может быть типа integer, char, Boolean.

Все циклы делятся на два типа:

1) арифметический 2) итерационный

1) цикл называется арифметическим, если в нём имеется параметр цикла, его начальное и конечное значение и шаг изменения параметра цикла.

2) Цикл называется итерационным, если условия окончания его работы не связано в явном виде с параметром цикла или параметр цикла отсутствует.

Циклы бывают с предусловием и постусловием.

Тело цикла – операторы, выполняющиеся в нём многократно.

Оператор цикла FOR – предназначен для программирования арифметических циклов с целым параметром и шагом изменения +/- 1.

С шагом +1:

For i:=in to ik do ;

Оператор цикла for выполняется с предусловием.

Конструкция с шагом -1:

For i:=in down to ik do ;

Если in<ik то тело цикла не выполняется.

Оператор while:

1) используется для программирования арифметических циклов с целым параметром не равным +/- 1.

2) для арифметических циклов с вещественным параметром

3) для программирования итерационных циклов.

While <лог. выражение> do ;

Оператор repeat until:

Repeat

Until < лог. выражение>;

17. Операторы присваивания, управления, программирование альтернативных ветвей. Логические выражения.
Оператор присваивания:

<переменная>:=<выражение>;

При выполнение оператора присваивания, требуется выполнение совместимости типов.
Логические выражения: not – инверсия (отрицание)
and – конъюнкция (умножение логическое)
or – дизъюнкция (сложение логическое)
xor – исключающая или
Imp – импликация
Egr – эквивалентность
Операция отношения применяется к числовым, символьным, строковым
Условный оператор FOR:
If <логич. выражение> then <оператор 1> else <оператор 2>;

18. Операторы управления. Способы разветвления программы. Программирование альтернативных ветвей.
Операторы управления последовательностью действий базируются на конструкциях структурного программирования: составных операторах, условных операторах и операторах выбора (case), а также трех видах операторов цикла (For, while, repeat until). Так же есть оператор goto:
goto <метка>;

Условный оператор FOR:
If <логич. выражение> then <оператор 1> else <оператор 2>;

22. Структура программы. Процедура-функция.

Структура программы:

Program <имя>;

<описательная часть>;

Begin

<головной модуль, выполняемая часть>

End.

Procedure <имя> (<список формальных параметров>);

<раздел описания>;

Begin

<выполняемые операторы>

End;

Function <имя> (<список формальных параметров>):<тип имени функции>;

<раздел описаний>;

Begin

<реализация алгоритма>

<имя функции>:=<результат>:

End;

Обращение к функции:

<имя функции>(<список фактических параметров>)

Результат работы функции возвращается через её имя, поэтому в теле функции её имя должно встречаться хотя бы один раз в левой части присваивания.

Обращение к функции осуществл. указанием имени функции из списка фактических параметров в качестве операндов выражения.

14. Алгоритмический язык Паскаль, алфавит, величины и типы, выражения, функции. Арифметические выражения.

Pascal – это среда разработки программного обеспечения под платформу DOS.

1) Использует буквы латинского алфавита. Русские буквы только при записи комментариев.

2) Цифры арабские.

3) Знаки препинания

К алфавиту относятся логич. символы:

<, <=, =, <>, >, >=, and, or, not

Типы:

Для целых – integer, Для вещественных – real, Для булевых – Boolean, для символьных – char

Выражение – это операнды, объединённые знаками операции.

Операнды: константы, переменные, функции, выражения в скобках

Выражения: сложные (конструкции, задающие правила) и простейшие (переменные и константы)

Арифм. выражение – это арифметич. операнды, объединённые знаками операции.

19. Программирование циклов. Операторы цикла.
Оператор цикла FOR – предназначен для программирования арифметических циклов с целым параметром и шагом изменения +/- 1.

С шагом +1:

For i:=in to ik do ;

Оператор цикла for выполняется с предусловием.

Конструкция с шагом -1:

For i:=in down to ik do ;

Если in<ik то тело цикла не выполняется

Оператор while:

1) используется для программирования арифметических циклов с целым параметром не равным +/- 1.

2) для арифметических циклов с вещественным параметром

3) для программирования итерационных циклов.

While <лог. выражение> do ;

Оператор repeat until:

Repeat

Until < лог. выражение>;

23. Структура программы. Средства определения стандартных и нестандартных функций:
Структура программы:

Program <имя>;

<описательная часть>;

Begin

<головной модуль, выполняемая часть>

End.

Function <имя> (<список формальных параметров>):<тип имени функции>;

<раздел описаний>;

Begin

<реализация алгоритма>

<имя функции>:=<результат>:

End;

Обращение к функции:

<имя функции>(<список фактических параметров>)
Стандартные процедуры и функции предназначены для типизированного файла.

28. Структура программы типовой вычислительной задачи.

вычислить интеграл:

интеграл – площадь под линией функции, чем больше n, тем больше точность. интеграл – площадь под линией функции, чем больше n, тем больше точность.

интеграл вычисляется методом трапеции

Program tipicallab;
Const
k=100; n=400;
Type
mas=array [1..k] of real;
funcname=function(x:real):real;
Var
a, b,ar, r:real;
i:integer; arg:mas;
function inttr(a, b:real; n:integer; f:funcname):real;
Var
s, h,x:real;
i:integer;
Begin
s:=0; h:=(b-a)/n; x:=a;
for i:=1 to n-1 do begin
x:=x+h; s:=s+f(x); end;
inttr:=(s*2+f(a)-f(b))*h/2;
end;
function func(x:real):real;
begin
func:=x/sqrt(x*x+ar*ar);
end;
procedure inmas(n:integer; Var a:mas);
begin
for i:=1 to n do
read(a[i]);
end;
Begin
writeln(‘ввод массива arg’);
inmas(k, arg);
writeln(‘ввод a, b’);
readln(a, b);
for i:=1 to k do begin
ar:=arg[i];
r:=inttr(a, b,n, func);
writeln(‘ar=’, ar, ‘r=’, r);
end
End.

24. Структура программы. Процедура.

Структура программы:

Program <имя>;

<описательная часть>;

Begin

<головной модуль, выполняемая часть>

End.

Procedure <имя> (<список формальных параметров>);

<раздел описания>;

Begin

<выполняемые операторы>

End;

25. Сравнительная оценка процедур и функций. Соответствие списков формальных и фактических параметров.

Если модуль в результате своей работы возвращает одно значение, то он оформляется в виде функции, если два и больше, то в виде процедуры

Формальные	Фактические
Простая переменная	Константы (вх) Выражение (вх) Вызов функции (вх) Переменная (вх/вых)
Массив	Массив (вх)
Имя процедуры Имя функции	Имя процедуры (вх) Имя функции (вх)

Формальные – это параметры через которые передаётся информация из головного модуля в процедуру и наоборот.
Фактические – это параметры, передающиеся при обращение к ней.

26. Описательная часть программы. Правила локализации действия описаний. Локальные и глобальные идентификаторы.

Данные, описанные внутри модуля, являются локальными.
Если в модуле используется идентификатор, не описанный в нём, то он считается глобальным, т. е. описанным вне модуля.

Правила:

1) идентификатор определён только в пределах модуля, в котором он описан.

2) один и тот же идентификатор может быть по разному определён в каждом отдельном модуле

3) Описания локальных идентификаторов отключают действие глобальных описаний.

4) Если в некотором модуле используется идентификатор, который описан в ряде концентрически вложенных модулей, то его тип интерпретируется в соответствие с описанием самого внутреннего из вложенных модулей, содержащих данный идентификатор.

5) На уровне модуля идентификатор может быть описан 1 раз.

29. Символьные и строковые данные.
Символы – основа любых текстов. Для кодировки символов используются разные кодировочные машины.

ASCII – стандартный содержит 128 символов. (т. е. от 0 -127)

А коды от 128-255 – называются расширенными

0-31 – служебные символы

Код 48 – цифра 0 на клавиатуре

С 176 идут графич. символы и делятся на три группы:

1) псевдографики (176-219)

2) символы для изображения заштрихованных областей

3) половина символов (220-223)

4) научные символы (224-254)

Символьный тип:

Char – значение типа – 1 символ

Ord(ch) – возвращает целое число в порядковый номер символа ASCII

Chr(n); - тут получаем значение символа

Строка – это последовательность символов, след. друг за другом и оформл. соответствующим образом. (Особенности: их длина не фиксирована, длину строки можно задать, определить)

String – значение его, это последовательность символов с динамическим атрибутом длины и размером длины.

Пример:

Type

String=array [0..255] of char;l

Нулевой символ используется для хранения реальной длины строки в виде кода ASCII.

Вывод строки:

Writeln(st:6)

Где 6 – длина выводимой строки.

Задание: Найти max (максимальный) элемент массива и поменять его с последним.
Program lab2;
uses crt;
Const
n=6;
Var
a: array [1..n] of integer;
i, max: integer;
Begin
clrscr;
{ввод массива}
writeln(‘ввод массива, длиной’, ‘ ‘, n);
For i:=1 to n do
read(a[i]);
max:=a[1];
{вывод массива}
writeln(‘массив a:’);
For i:=1 to n do
write(a[i], ‘ ‘);
{ преобразования массива}
For i:=1 to n do
begin
If max<a[i] then
max:=a[i];
If a[i]=max then
a[i]:=a[n];
end;
a[n]:max;
writeln;
writeln(‘новый массив:’)
{вывод массива}
For i:=1 to n do
write(a[i], ‘ ‘);
End.

27. Структура программы. Обмен информацией между программными единицами.

Обмен информацией между программными единицами:

Способы: 1) аппарат формально-фактических параметров. 2) использование глобальных описаний в качестве средства обмена инф. между модулями программы. 3) передача данных через файлы.

1) Особенности: обмен инф. производится между двумя модулями, вызывающим и вызываемым; Имена формальных параметров или фактических могут не совпадать; В качестве параметров могут передаваться имена процедур и функций

2) Особенности: Связь по данным устан. между любым количеством модулей, вне зависимости вызовов; В обмене данных участвует только один набор имён данных; Возможна передача данных в модуле, которые непосредственно не вызываются модулем, содерж. данные.

вычисление ряда Program lab3; uses crt; Const eps=0.00001; Var x, a, s, y:real; i:integer; Begin clrscr; write(‘x = ’); readln(x); If x<=1 then begin writeln (‘ошибка’); readln; halt(1) end else begin s:=pi/2; i:=1; a:=-1/x; y:=xx; while abs(a)>eps do begin s:=s+a; i:=i+2; a:=-a(i-2)/(i*y); end; writeln(‘s = ’, s:16:7); writeln(‘arctg(x) = ’, arctan(x):9:7); readln; end; End.	В матрице все локальные максимумы (т. е. те которые больше своих соседей) заменить на 1. Program lab5; Type matrix=array [1..20,1..20] of real; Var i, j, n, m:integer; a:matrix; {ввод матрицы} Procedure inmatrix(n, m:integer; var a:matrix); Begin For i:=1 to n do for j:=1 to m do begin write(‘a[‘,i,’.’,j,’]=’); readln(a[i, j]; end; end; {вывод матрицы} Procedure outmatrix(n, m:integer; a:matrix); Begin For i:=1 to n do begin for j:=1 to m do write(a[i, j]:3:0, ‘ ‘); writeln; end; end; {обработка матриц} Procedure localmax(n, m:integer; var a:matrix); Var b:matrix; Begin b:=a; For i:=2 to n-1 do For j:=2 to m-1 do If (b[i, j]>b[i-1,j]) and (b[i, j]>b[i+1,j]) and (b[i, j]>b[i, j+1]) and (b[i, j]>b[i, j-1]) then a[i, j]:=1; end; Begin writeln(‘введите размер матрицы n и m:’); readln(n, m); writeln(‘введите элементы:’); inmatrix(n, m,a); writeln; writeln(‘исходная матрица:’) outmatrix(n, m,a); localmatrix(n, m,a); writeln; writeln(‘результат:’); outmatrix(n, m,a); End.

вычисление ряда с помощью функции Program lab4; uses crt; Const eps=0.00001; Var x, a, s, y:real; i:integer; Function lab4fun(x, eps:real):real; Begin If x<=1 then begin writeln (‘ошибка’); readln; halt(1) end; s:=pi/2; i:=1; a:=-1/x; y:=xx; repeat s:=s+a; i:=i+2; a:=-a(i-2)/(i*y); until abs(a)<eps; lab4fun:=s; end; Begin writeln(‘введите x’); readln(x); writeln(‘s =’, lab4fun(x, eps):16:7); writeln(‘arctg(x) = ‘, arctan(x):9:7); readln’ End.

Домашний очаг

Справочная информация

Техника

Общество

Образование и наука

Мир

Бизнес и финансы