Основные понятия языков программирования. Развитие языков программирования

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Сигналы; кодирование и квантование сигналов. Системы счисления

Центральный процессор, системные шины

Понятие системного программного обеспечения: назначение, возможности, структура; операционные системы

Электронные презентации

Классификация и формы представления моделей

Операторы циклов и ветвления

Основные понятия языков программирования. Развитие языков программирования

Компьютерные коммуникации и коммуникационное оборудование

Информационная безопасность и ее составляющие

Заключение

Список литературы



Сигналы; кодирование и квантование сигналов. Системы счисления

Сигнал (от лат. signum -- знак) - знак, физический процесс (или явление), несущий информацию о каком-либо событии, состоянии объекта наблюдения либо передающий команды управления, указания, оповещения.

Сигнал является материальным носителем информации, которая передается от источника к потребителю.

Сигнал - это изменяющийся во времени физический процесс.

Такой процесс может содержать различные характеристики.

При взаимодействии сигнала с физическими телами возникают определенные изменения свойств этих тел, которые можно зарегистрировать.

Таким образом, будем считать, что данные - это зарегистрированные сигналы.

Характеристика, которая используется для представления данных, называется параметром сигнала.

Если параметр сигнала принимает ряд последовательных значений и их конечное число, сигнал называется дискретным.

Если параметр сигнала непрерывная функция, то сигнал называется непрерывным.

Квантование сигнала - преобразование сигнала в последовательность импульсов (квантование сигнала по времени) или в сигнал со ступенчатым изменением амплитуды (квантование сигнала по уровню), а также одновременно и по времени, и по уровню. Применяется при преобразовании непрерывной величины в код в вычислительных устройствах, цифровых измерительных приборах и др.

Данные, безусловно, несут в себе информацию, но они ей не тождественны. Для того чтобы данные стали информацией необходимо наличие методов пересчета одной величины в другую. Данные - диалектическая составная часть информации. В соответствии с методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов.

Самым распространенным носителем данных в настоящее время является бумага. На бумаге данные регистрируются путем изменения оптических характеристик ее поверхности. В то же время изменение коэффициента отражения поверхности в определенном диапазоне длин волн используется в устройствах, осуществляющих запись лазерным лучом на пластмассовых носителях с отражающим покрытием (CD ROM). Магнитные ленты и магнитные диски, служащие в современных компьютерах главными носителями информации, используют изменение магнитных свойств тела. Свойства информации получаемой пользователем, тесно связаны со свойствами носителей данных, с которых эта информация будет получена. Любой носитель можно характеризовать параметром разрешающей способности, т.е. количеством данных записанных в принятой на носителе единице измерения, идинамическим диапазоном - логарифмическим отношением интенсивности амплитуд максимального и минимального регистрируемого сигнала. От этих свойств носителя зависят такие свойства информации, как полнота, доступность и достоверность. Задача преобразования данных с целью смены носителя относится к одной из важнейших задач информатики. В стоимости вычислительных систем устройства для ввода и вывода данных, работающие с носителями информации, составляют не меньше половины стоимости аппаратных средств.

Динамический характер информации. Данные имеют статичный характер. Информация динамически меняется и существует только в момент времени взаимодействия данных и методов. Таким образом, информация существует только в момент протекания информационного процесса. Все остальное время она содержится в виде данных.

Требования адекватности методов. Одни и те же данные могут в момент потребления поставлять разную информацию, в зависимости от степени адекватности взаимодействующих с ними методов. Использование более адекватных методов даст более полную информацию.

Диалектический характер взаимодействия данных и методов. Данные являются объективными, это результат регистрации объективно существовавших сигналов, вызванных изменениями в материальных полях или телах. В тоже время методы являются субъективными. В основе искусственных методов лежит алгоритм, т.е. упорядоченная последовательность команд, составленная и подготовленная человеком (субъектом). В основе естественных методов лежат биологические свойства субъектов информационного процесса.

Для автоматизации работы с данными, относящимися к различным типам и несущим в себе различную информацию очень важно унифицировать форму их представления. Для этого обычно используется прием кодирования.

Кодирование - это выражение данных одного типа через данные другого типа.

Естественные человеческие языки - это ничто иное, как системы кодирования понятий для выражения мыслей посредством речи.

В вычислительной технике работа ведется с числовой информацией. Остальная информация тексты, звуки, изображения и т.д. для обработки в вычислительной среде должна быть преобразована в числовую форму. При этом все числа в память компьютера записываются с использованием так называемого двоичного кодирования. Двоичное кодирование основано на представлении данных последовательностью всего двух знаков 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами, по-английски binary digit или сокращенно (bit) бит.

Двоичная система кодирования выбрана совсем не случайно. Она легко реализуется технически. Электронные схемы для обработки двоичных кодов должны находиться в одном из двух состояний «есть сигнал/нет сигнала» или «высокое/низкое» напряжение и т.д. Схему легко переключать из одного состояния в другое.

Бит - минимальная единица информации в вычислительной технике. Один двоичный разряд.

1024 байта = 1 килобайту (Кб)

1024 килобайта = 1мегабайту (Мб)

1024 мегабайта = 1 гигабайту (Гб)

Для правильного понимания, как представляется информации в памяти компьютера, рассмотрим различные системы счисления, используемые современными вычислительными средствами.

Система счисления - это совокупность правил наименования и изображения чисел с помощью набора знаков.

Системы счисления бывают позиционные и непозиционные.

Непозиционная система счисления - это система, где порядок цифры в числе определяется по установленному правилу. Например, непозиционной системой счисления является «римская» система.

Позиционной системой счисления, называется система - где порядок цифры в числе определяется рядом степени числа, которое является основанием данной системы счисления.

В общем виде целое число в позиционной системе счисления можно представить выражением:

N (m) = k0 * m0 + k1 * m1 +...kn-1 * mn-1 ,

где

N( m )- число в m-ой системе счисления;

m - разрядность системы (двоичная, восьмеричная, десятичная, шестнадцатеричная системы m = 2; m = 8; m = 10, m = 16);

n - количество разрядов в числе;

k - цифра в числе.

Десятичная система счисления. Основанием десятичной системы является ряд степени числа 10. Разрядность системы m = 10. В десятичной системе счисления 10 цифр (от 0 до 9). Возьмем, к примеру, десятичное число 1957. Число, состоит из четырех цифр - четырехзначное, т.е. n =4. Используя выше приведенную формулу, получим число в десятичной системе счисления.

N(10) = 7*100 + 5*101 + 9*102 + 1*103 = 1957

Двоичная система счисления. Основанием двоичной системы является ряд степени числа 2. Разрядность системы m = 2. В двоичной системе счисления 2 цифры (0 и 1). Возьмем, к примеру, двоичное число 100011В (В-идентификатор двоичной системы счисления). Число, состоит из шести цифр - шестизначное, т.е. n = 6. Используя выше приведенную формулу, получим десятичное число.

N(2) = 1*20 + 1*21 + 0*22 + 0*23 + 0*24 + 1*25 = 35,

т.е. двоичное число 100011В = десятичному числу 35.

Восьмеричная система счисления. Основанием восьмеричной системы является ряд степени числа 8. Разрядность системы m = 8. В восьмеричной системе счисления 8 цифр (от 0 до 7). Возьмем, к примеру, восьмеричное число 573Q (Q-идентификатор восьмеричной системы счисления). Число, состоит из трех цифр - трехзначное, т.е. n = 3. Используя выше приведенную формулу, получим десятичное число.

N(8) = 3*80 + 7*81 + 5*82 = 379,

т.е. восьмеричное число 573Q = десятичному числу 379.

Шестнадцатеричная система счисления. Основанием шестнадцатеричной системы является ряд степени числа 16. Разрядность системы m = 16. В шестнадцатеричной системе счисления 16 цифр (от 0 до F), первые десять цифр от 0 до 9 совпадают с цифрами десятичной системы, а затем идут цифры: A - цифра десять; B - цифра одиннадцать; C - цифра двенадцать; D - цифра тринадцать; E - цифра четырнадцать; F - цифра пятнадцать. Возьмем, к примеру, шестнадцатеричное число 1A7H (H-идентификатор шестнадцатеричной системы счисления). Число, состоит из трех цифр - трехзначное, т.е. n = 3. Используя выше приведенную формулу, получим десятичное число.

N(16) = 7*160 + 10*161 + 1*162 = 423,

т.е. шестнадцатеричное число 1A7H = десятичному числу 423.

Центральный процессор, системные шины

Процессор, иначе, центральный процессор - Central Processing Unit (CPU) - это основной элемент компьютера, в современных компьютерах представляет собой сверхбольшую интегральную схему, реализованную на одном полупроводниковом кристалле. Процессор это программно управляемое устройство обработки информации, в котором производятся все вычисления.

Для современных процессоров характерно:

простота производства, что обеспечивается единой технологией производства;

низкая стоимость, так производство современных процессоров является массовым;

малые габариты, современный микропроцессор имеет площадь несколько квадратных сантиметров, размер одной стороны всего несколько миллиметров

высокая надежность;

малое потребление энергии.

Конструктивно процессор состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти. Внутренние ячейки процессора называют регистрами. Важно также отметить, что данные, попавшие в некоторые регистры, рассматриваются не как данные, а как команды, управляющие обработкой данных в регистрах. Среди регистров процессора есть и такие, которые в зависимости от содержания способны модифицировать исполнение команд. Таким образом, управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано исполнение программ.

С остальными устройствами компьютера, и в первую очередь с оперативной памятью, процессор связан несколькими группами проводников, называемых шинами. Основных шин три.

1.Адресная шина. Комбинация из нолей и единиц в этой шине образует адрес, указывающий на одну из ячеек оперативной памяти. В процессоре эта шина связана с регистром, который называют «программный счетчик». Регистр «программный счетчик» всегда содержит адрес оперативной памяти, из которого считывается текущая, то есть выполняемая в данный момент процессором, команда.

2. Шина данных. По этой шине происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора для обработки, и после выполнения над ними необходимых действий, запись их обратно из процессора в оперативную память.

3.Шина команд. Для того чтобы процессор мог обрабатывать данные, ему нужны команды. Он должен знать, что следует делать с теми байтами, которые хранятся в его регистрах. Эти команды поступают в процессор тоже из оперативной памяти, в регистр процессора, который называют «регистр команд». Команды тоже представлены в виде байтов.

В процессе работы процессор обслуживает данные. Находящиеся в его регистрах, в поле оперативной памяти, а также данные, находящиеся во внешних портах процессора. Часть данных он интерпретирует непосредственно как данные, часть - как адресные данные, а часть - как команды. Совокупность всех возможных команд процессора, которые может выполнить процессор над данными, образует так называемую систему команд процессора. Процессоры, относящиеся к одному семейству, имеют близкие системы команд.

Таким образом, в процессе работы процессор выполняет следующие функции:

чтение и дешифрация команд из основной памяти;

чтение данных из оперативной памяти и регистров на адаптерах внешних устройств;

прием и обработку запросов и команд от адаптеров на обслуживание внешних устройств;

обработку данных и их запись в оперативную память и регистры адаптеров внешних устройств;

выработку управляющих сигналов для всех узлов и блоков персонального компьютера.

Часто различают процессоры CISC (Common Instruction Computer процессоры с полным набором команд) и RISC (Reduced Instruction Set Computer - процессоры с сокращенным набором команд).

Основные характеристики процессора.

Разрядность процессора. Это число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды. В настоящее время в основном работают 64-разрядные процессоры. Очевидно, что чем больше разрядность, тем выше производительность процессора.

Производительность процессора определяется также скоростью выполнения команд программы. Поскольку время исполнения разных команд существенно варьируется, то для характеристики производительности процессора используют тактовую частоту.

Тактовая частота. В основе работы процессора лежит тактовый принцип, что и в обычных часах. Тактовый период - это время, за которое в процессоре, в одной ячейке памяти (бите) может произойти смена данных (т.е. ноль обратится в единицу или единица в ноль). Исполнение каждой команды занимает определенное количество тактов. В персональном компьютере тактовые импульсы задает одна из микросхем, входящая в микропроцессорный комплект (чипсет), расположенный на материнской плате. Чем выше частота тактов, поступающих на процессор, тем выше его производительность, но строгой зависимости нет.

Система команд. В составе команд современного процессора, как правило, присутствуют арифметические и логические команды над числами с фиксированной и плавающей запятой, а также дополнительные команды, реализующие обработку графических, видео- и аудиоданных. В предшествующих моделях для реализации таких команд нужно было создавать программу, включающую несколько десятков или сотен машинных команд. За счет этого соответствующие действия выполняются намного быстрее. Общее количество команд, реализуемых современным процессором, достигает нескольких сотен.

Кэш-память в процессорах используется для ускорения доступа к данным, размещенным в ОЗУ. Для того чтобы уменьшить количество обращений к оперативной памяти, внутри процессора создают буферную область - так называемую кэш-память. В общем случае кэш-память - это определенным способом организованная память - место, куда помещается информация, подготовленная для использования каким - либо устройством. (В данной ситуации это сверхоперативная память, но кэш может быть создан и другими микросхемами памяти, например кэш-память между оперативной памятью и жестким диском ускоряет обмен информацией между этими устройствами).

Обычно используется кэш-память первого и второго уровня. Кэш-память первого уровня имеет меньший объем, чем кэш-память второго уровня, но она размещается непосредственно в процессоре и потому намного быстрее. Различия между процессорами Pentium и Celeron состоят главным образом в том, что у первых размеры кэш-памяти существенно больше. У процессоров серии Хеоп, предназначенных для серверов, кэш-память еще больше. С каждым новым поколением процессоров кэш-память увеличивается, и таким образом увеличивается производительность компьютера.

Понятие системного программного обеспечения: назначение, возможности, структура; операционные системы

Программное обеспечение ЭВМ - это совокупность программ, процедур и правил вместе со связанной с этими компонентами документацией, которая позволяет использовать ЭВМ для решения различных задач.

Необходимость в разработке программного обеспечения обуславливается следующими обстоятельствами:

обеспечить работоспособность ЭВМ, так как без программного обеспечения ЭВМ не может работать;

облегчить взаимодействие компьютера с пользователем;

сократить цикл от постановки задачи до получения результата ее решения на ЭВМ;

повысить эффективность использования ресурсов ЭВМ.

Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию, показанную на рисунке. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такая классификация удобна для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установки программ до практической эксплуатации технического обслуживания. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы в целом. Так, например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программное обеспечение.

Базовый уровень программного обеспечения.

Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования, и хранится в специальных микросхемах, называемых постоянным запоминающим устройством (ПЗУ - Read Only Memory, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства или, в случае необходимости в перепрограммируемых постоянных запоминающих устройствах специальным способом, и не могут быть изменены в процессе работы вычислительной системы.

Системный уровень программного обеспечения

Этот уровень переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств - они входят в состав программного обеспечения системного уровня.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программ системного уровня образует операционную систему компьютера. Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и, самое главное, к взаимодействию с пользователем. То есть наличие операционной системы - непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Операционная система - это комплекс специальных программ и правил, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления ресурсами вычислительной системы и процессами, использующими эти ресурсы при вычислениях.

Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в систему BIOS (базовую систему ввода-вывода), с другой стороны она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней - прикладных и большинства служебных приложений.

Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Основная функция всех операционных систем - посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:

интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (пользовательский интерфейс);

интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);

интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

Для одной аппаратной платформы, например, такой как IBM PC, существует несколько операционных систем. Различия между ними рассматривают в двух категориях: внутренние и внешние.

Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.

Важно подчеркнуть, что операционная система - это именно комплекс программ, неоднородный по характеру и многоплановый по уровню. Этот комплекс программ динамичен по своему составу: из него можно удалять, а в него добавлять различные части. Та часть программ, которая взаимодействует с аппаратными средствами непосредственно и поэтому должна постоянно храниться в компьютере, составляет ядро операционной системы. В частности, программное обеспечение, входящее в состав ядра, отвечает за проверку работоспособности компьютера и выполнение элементарных (базовых) операций, связанных с работой монитора, клавиатуры, магнитных накопителей и т.п.

Операционная система образует автономную среду, не связанную ни с одним из языков программирования. Любая прикладная программа связана с операционной системой и может эксплуатироваться только на тех компьютерах, где имеется аналогичная системная среда (или должна быть обеспечена возможность конвертации - преобразования программ).

Базовая часть операционной системы хранится в микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Остальные программы хранятся на внешнем запоминающем устройстве, к которому может быть обеспечен относительно быстрый доступ. Например, на жестком диске. Но программы операционной системы могут храниться и на (floppy) гибком диске или CD-диске, которые в этом случае называются системными. При включении компьютера эта часть операционной системы автоматически загружается с диска в оперативную память

Использование компьютера на уровне машинного языка затруднительно. Программы операционной системы скрывают от программиста и пользователя все реалии аппаратуры и предоставляют возможность простого, удобного просмотра указанных им файлов, чтения или записи их. Операционная система предоставляет пользователю и программисту простой файловый интерфейс и, кроме того, выполняет всю работу, связанную с обработкой прерываний, управлением таймером и оперативной памятью, а также решает другие низкоуровневые проблемы. Таким образом, благодаря операционной системе, пользователь имеет дело с абстрактной, воображаемой машиной, которая гораздо проще и удобнее в обращении, чем реальная аппаратура, лежащая в основе вычислительной системы. С этой точки зрения операционная система предоставляет пользователю и программисту некую виртуальную машину, которую легче запрограммировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину. Для реализации этой функции операционная система поддерживает два интерфейса по уровню выше аппаратного.

Пользовательский интерфейс - командный язык для управления функционированием компьютера и набор сервисных услуг, освобождающих пользователя от выполнения рутинных операций.

Программный интерфейс - набор услуг, освобождающих программиста от выполнения рутинных операций.

Параллельное исполнение команд.

Оно основано на том, что каждая команда исполняется процессором за несколько внутренних циклов работы. Поэтому, когда исполнение одной команды переходит к следующему циклу, процессор одновременно может начать обрабатывать другую команду. За счет организации конвейера команд скорость работы процессора намного возрастает. Но конвейер не всегда возможен. Поэтому активно развиваются научные исследования, связанные с оптимизацией построения конвейеров обработки команд.

Понятие системного программного обеспечения: назначение, возможности, структура; операционные системы.

Программное обеспечение ЭВМ - это совокупность программ, процедур и правил вместе со связанной с этими компонентами документацией, которая позволяет использовать ЭВМ для решения различных задач.

Необходимость в разработке программного обеспечения обуславливается следующими обстоятельствами:

обеспечить работоспособность ЭВМ, так как без программного обеспечения ЭВМ не может работать;

облегчить взаимодействие компьютера с пользователем;

сократить цикл от постановки задачи до получения результата ее решения на ЭВМ;

повысить эффективность использования ресурсов ЭВМ.

Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь - многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней.

Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию, показанную на рисунке. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такая классификация удобна для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установки программ до практической эксплуатации технического обслуживания. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы в целом. Так, например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программное обеспечение.

Базовый уровень программного обеспечения

Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования, и хранится в специальных микросхемах, называемых постоянным запоминающим устройством (ПЗУ - Read Only Memory, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства или, в случае необходимости в перепрограммируемых постоянных запоминающих устройствах специальным способом, и не могут быть изменены в процессе работы вычислительной системы.

Системный уровень программного обеспечения

Этот уровень переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств - они входят в состав программного обеспечения системного уровня.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программ системного уровня образует операционную систему компьютера. Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и, самое главное, к взаимодействию с пользователем. То есть наличие операционной системы - непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Операционная система - это комплекс специальных программ и правил, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления ресурсами вычислительной системы и процессами, использующими эти ресурсы при вычислениях.

Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в систему BIOS (базовую систему ввода-вывода), с другой стороны она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней - прикладных и большинства служебных приложений.

Приложениями операционной системы принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Основная функция всех операционных систем - посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:

интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (пользовательский интерфейс);

интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);

интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

Для одной аппаратной платформы, например, такой как IBM PC, существует несколько операционных систем. Различия между ними рассматривают в двух категориях: внутренние и внешние.

Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций.

Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.

Важно подчеркнуть, что операционная система - это именно комплекс программ, неоднородный по характеру и многоплановый по уровню. Этот комплекс программ динамичен по своему составу: из него можно удалять, а в него добавлять различные части. Та часть программ, которая взаимодействует с аппаратными средствами непосредственно и поэтому должна постоянно храниться в компьютере, составляет ядро операционной системы. В частности, программное обеспечение, входящее в состав ядра, отвечает за проверку работоспособности компьютера и выполнение элементарных (базовых) операций, связанных с работой монитора, клавиатуры, магнитных накопителей и т.п.

Операционная система образует автономную среду, не связанную ни с одним из языков программирования. Любая прикладная программа связана с операционной системой и может эксплуатироваться только на тех компьютерах, где имеется аналогичная системная среда (или должна быть обеспечена возможность конвертации - преобразования программ).

Базовая часть операционной системы хранится в микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ). Остальные программы хранятся на внешнем запоминающем устройстве, к которому может быть обеспечен относительно быстрый доступ. Например, на жестком диске. Но программы операционной системы могут храниться и на (floppy) гибком диске или CD-диске, которые в этом случае называются системными. При включении компьютера эта часть операционной системы автоматически загружается с диска в оперативную память.

Использование компьютера на уровне машинного языка затруднительно. Программы операционной системы скрывают от программиста и пользователя все реалии аппаратуры и предоставляют возможность простого, удобного просмотра указанных им файлов, чтения или записи их. Операционная система предоставляет пользователю и программисту простой файловый интерфейс и, кроме того, выполняет всю работу, связанную с обработкой прерываний, управлением таймером и оперативной памятью, а также решает другие низкоуровневые проблемы. Таким образом, благодаря операционной системе, пользователь имеет дело с абстрактной, воображаемой машиной, которая гораздо проще и удобнее в обращении, чем реальная аппаратура, лежащая в основе вычислительной системы. С этой точки зрения операционная система предоставляет пользователю и программисту некую виртуальную машину, которую легче запрограммировать и с которой легче работать, чем непосредственно с аппаратурой, составляющей реальную машину. Для реализации этой функции операционная система поддерживает два интерфейса по уровню выше аппаратного.

Пользовательский интерфейс - командный язык для управления функционированием компьютера и набор сервисных услуг, освобождающих пользователя от выполнения рутинных операций.

Программный интерфейс - набор услуг, освобождающих программиста от выполнения рутинных операций.

Электронные презентации

Электро Ещё несколько лет назад презентации, как правило, представляли собой доклад с иллюстрациями, выполненными на бумаге или плёнках, изображения на которых демонстрировались с помощью проекторов. При этом создание ярких и убедительных иллюстраций было весьма сложным занятием, и поэтому успех или неудача презентации напрямую зависели от художественных и артистических способностей докладчика.

С помощью программы Power Point создание презентации становится простым и увлекательным делом. Если презентация проводится для небольшой аудитории в 4 - 8 человек, то в этом случае достаточно иметь компьютер с обычным монитором.

Среди возможностей Power point по созданию презентации, представляет собой набор слайдов, можно отметить следующее:

Управление процессом проведения презентации, т.е. отображение слайдов, которые в нем имеются;

Управление переходами между слайдами, т.е определение порядка отображения слайдов презентации во время её показа;

Установка параметров внешнего вида, отображения и появления слайдов;

Работа с текстом, таблицами, графикой, звуком, видео, а также объектами Word, Excel, Internet.

Любая презентация имеет следующие основные свойства и характеристики:

Набор слайдов и их параметры;

Содержание слайдов, которое, помимо пользователя, может также создаваться с помощью имеющихся мастеров автосодержания;

Параметры рабочей области, т.е. ее размер, ориентация и т.д.;

Каждый слайд презентации имеет собственные свойства, которые влияют на его отображение во время показа презентации:

Размер слайда;

Шаблон оформления, т.е. параметры цветовой схемы, фона, шрифтов и т.д.;

Разметка слайда, которая включает большой размер стандартных примеров размещения информации на слайде: расположение заголовка, рисунков, таблиц, надписей и т.д.;

Эффект перехода, представляющий собой тот или иной режим появления и «исчезания» слайда - по нажатию кнопки мыши или автоматически через заданное время, с анимационными или звуковыми эффектами и т.д.

Разработчики исходили из предположения, что программа подготовки презентаций достаточно редко «снимается с полки» и должна быть поэтому предельно понятной для пользователя и простой в эксплуатации.

Для создания высокопрофессиональных видеоматериалов с помощью Power Point не обязательно быть художником. Поставляемые в комплекте с программой шаблоны дизайна обеспечивают высокое качество результата , а для полноценного пользования всех возможностей Power Point не требуется глубокие знания принципов работы компьютера. Подсказки программы обеспечивают выполнение всех необходимых шагов в нужной последовательности. Во многих случаях, когда перед пользователем возникает необходимость выбора некоторого варианта, на экране появляется мастер комплекса Power Point, который помогает принять верное решение. Образно говоря, единственное, на что неспособен Power Point, - так это вместо самого докладчика четко произнести слова доклада. Но и здесь программа окажет существенную помощь, ведь благодаря высокому качеству видеоматериала презентации можно обрести дополнительную уверенность в себе при выступлении перед аудиторией.

Специальные средства программы Power Point существенно упрощают создание презентации вне зависимости от потребностей пользователя, ради которых эта презентация создается.

Мастер автосодержания и шаблоны Power Point позволяют не только в минимальные сроки разработать конкретную презентацию, но и создать на будущее файл структуры стандартной презентации. Нужно просто выбрать тему и дизайн, а затем останется только наблюдать за тем, как Power Pint самостоятельно генерирует упорядоченную последовательность привлекательных, выполненных на высоком уровне слайдов.

Встроенные в Power Point связи с такими приложениями Office, как Graph или Organization Chart, а также собственный модуль построения таблиц помогают создать тщательно оформленные видеоматериалы, доступно представляющие числовую информацию, изобразить структуру некоторой организации или выполнить сравнительный анализ имеющихся предложений.

Демонстрационный модуль комплекса Power Point поддерживает множество достаточно сложных эффектов, таких как «ожившие» диаграммы, звук, музыкальное сопровождение, встроенные видеофрагменты и широко распространенные плавные переходы между слайдами. Кроме того, возможно интерактивное управление демонстрацией слайдов, когда оператор по ходу презентации получает возможность продемонстрировать дополнительные слайды, представляющие собой ответвления от основного сюжета, или вывести на экран скрытую до тех пор информацию, отвечая этим на вопросы аудитории.

Power Point позволяет объединить внутри одной презентации текст, графики, числовые данные и диаграммы, сформированные другими приложениями Office (например, Word или Excel). Можно редактировать любой объект, не выходя из Power Point, при этом будут доступны все инструментальные средства породившего этот объект приложения - источника.

Мастер упаковки комплекса Power Point позволяет упаковать презентацию для записи на дискеты. С помощью инструмента Конференция можно продемонстрировать презентацию в локальной сети или в сети Internet.

сигнал компьютерный программный операционный

Классификация и формы представления моделей

Модель - это новый объект (реальный, знаковый или воображаемый), который отражает некоторые стороны изучаемого объекта, процесса или явления, существенные с точки зрения цели моделирования.

Модель - это физический или информационный заменитель объекта, функционирование которого по определенным параметрам подобно функционированию реального объекта.

Модель представляет собой способ существования знаний. Любой учебный текст - это некоторая модель знаний об изучаемом объекте, сложившаяся в науке в настоящее время.

Сообщить знания, передать накопленный опыт можно, только «построив» информационную модель.

Классификаций моделей:

1) по области использования:

Учебные модели - используются при обучении;

Опытные - это уменьшенные или увеличенные копии проектируемого объекта. Используют для исследования и прогнозирования его будущих характеристик

Научно - технические - создаются для исследования процессов и явлений

Игровые - репетиция поведения объекта в различных условиях

Имитационные - отражение реальности в той или иной степени (это метод проб и ошибок)

2) по фактору времени:

Статические - модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту). Примеры моделей: классификация животных…., строение молекул, список посаженных деревьев, отчет об обследовании состояния зубов в школе и тд.

Динамические - модели, описывающие процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесс химических реакций.

3) по отрасли знаний - это классификация по отрасли деятельности человека: Математические, биологические, химические, социальные, экономические, исторические и тд

Формы представления моделей.

Материальные - это предметные (физические) модели. Они всегда имеют реальное воплощение. Отражают внешнее свойство и внутреннее устройство исходных объектов, суть процессов и явлений объекта-оригинала. Это экспериментальный метод познания окружающей среды. Примеры: детские игрушки, скелет человека, чучело, макет солнечной системы, школьные пособия, физические и химические опыты

Абстрактные (нематериальные) - не имеют реального воплощения. Их основу составляет информация. это теоретический метод познания окружающей среды. По признаку реализации они бывают: мысленные и вербальные; информационные

Мысленные модели формируются в воображении человека в результате раздумий, умозаключений, иногда в виде некоторого образа. Это модель сопутствует сознательной деятельности человека.

Вербальные - мысленные модели выраженные в разговорной форме. Используется для передачи мыслей

Информационные модели - целенаправленно отобранная информация об объекте, которая отражает наиболее существенные для исследователя свойств этого объекта.

Типы информационных моделей:

Табличные - объекты и их свойства представлены в виде списка, а их значения размещаются в ячейках прямоугольной формы. Перечень однотипных объектов размещен в первом столбце (или строке), а значения их свойств размещаются в следующих столбцах (или строках)

Иерархические - объекты распределены по уровням. Каждый элемент высокого уровня состоит из элементов нижнего уровня, а элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более высокого уровня

Сетевые - применяют для отражения систем, в которых связи между элементами имеют сложную структуру

По степени формализации информационные модели бывают образно-знаковые и знаковые. Например:

Образно-знаковые модели:

Геометрические (рисунок, пиктограмма, чертеж, карта, план, объемное изображение)

Структурные (таблица, граф, схема, диаграмма)

Словесные (описание естественными языками)

Алгоритмические (нумерованный список, пошаговое перечисление, блок-схема)

Знаковые модели:

Математические - представлены матем.формулами, отображающими связь параметров

Специальные - представлены на спец. языках (ноты, хим.формулы)

Алгоритмические - программы

Операторы циклов и ветвления

Операторы цикла

Командой повторения или циклом называется такая форма организации действий, при которой одна и та же последовательность действий повторяется до тех пор, пока сохраняется значение некоторого логического выражения. При изменении значения логического выражения на противоположное повторения прекращаются (цикл завершается). Для организации цикла необходимо выполнить следующие действия: перед началом цикла задать начальное значение параметра; внутри цикла изменять параметр цикла с помощью оператора присваивания; проверять условие повторения или окончания цикла; управлять циклом, т.е. переходить к его началу, если он не закончен, или выходить из цикла в противном случае. Различают циклы с известным числом повторений (цикл с параметром) и итерационные (с пред- и постусловием). В цикле с известным числом повторений параметр изменяется в заданном диапазоне. Если в цикле изменяется простая переменная, то она является параметром цикла; если в цикле изменяется переменная с индексом, то индекс этой переменной является параметром цикла.

Например Visual Basic предоставляет возможность использовать два типа циклов. Если число повторений цикла известно заранее или может быть вычислено, то целесообразно использовать оператор цикла For...Next. Если же момент завершения цикла зависит от выполнения некоторого условия, то применяется оператор циклаDo...Loop.

Оператор цикла For...Next

Оператор цикла For...Next является самым старым и в тоже время основным оператором цикла, реализованным во всех языках программирования. В начале цикла счетчик устанавливается в начальное значение, и с каждой итерацией будет изменятся на величину шага. Если шаг не указывается, то он по умолчанию равен 1. С помощью данной конструкции можно организовать как инкрементный цикл (с возрастанием счетчика) - шаг положительный или не указывается, так и декрементный цикл (с убыванием счетчика цикла) - шаг отрицательный.

Синтаксис оператора:

Код: (vb)

For Счетчик = Начальное значение To Конечное значение [Step Шаг]

Тело цикла

Next Счетчик

Оператор цикла Do...Loop

Цикл Do...Loop, уточняемый оператором While, выполняется до тех пор, пока верно условие, задаваемое в цикле. Если же конструкция цикла уточняется оператором Until, то цикл выполняется до тех пор, пока заданное условие ложно.

Синтаксис:

Код: (vb)

Do While (Until) условие

Операторы

[Exit Do]

Операторы

Loop

Данный тип цикла называется циклом с предусловием, т.к. сначала проверяется условие, а после, если оно верно (ложно), выполняются операторы. Этот цикл может и не выполниться ни одного раза, если условие ложно (верно) при первой же проверке.

Операторы ветвления

Операторы управления порядком выполнения команд (ветвления) позволяют оценить реальную ситуацию и адекватно реагировать на нее, принимая решения о дальнейших действиях. Visual Basic предоставляет для этого ряд функций и операторов.

If...Then

Наиболее часто используется оператор If...Then, который может иметь простую однострочную или блочную структуру.

Однострочный синтаксис:

If Условие Then Оператор [Else Оператор]

Функционирование оператора такой структуры относительно просто. Если условие после If истинно, т.е. результат равен True, выполняется оператор, указанный за Then. Если же результат равен False, то выполняется оператор, следующий за ключевым словом Else, если такое имеется:

If A = 7 Then Beep

'операторы

If X <9 Then Print "False!"Else Print "True!"

В первом примере выдается звуковой сигнал, если переменная A равна 7. Во втором примере выводится текст False!, если значение переменной X меньше 9; в противном случае выводится текст True!.

Блочный синтаксис:

If Условие Then

[Операторы1]

[ElseIf Условие Then

[Операторы2]

Else

[Операторы3]]

End If

В принципе блочная запись предоставляет такие же возможности, как и однострочная. Но если в зависимости от условия необходимо выполнить не простую команду, а группу операторов, следует использовать блочный синтаксис. Это относится и к ветви Else. Кроме того, блочная структура с ElseIf позволяет анализировать несколько условий:

If A = 5 Then

Print "Ждите"'Печать

End If

If Name = "Иванов"Then

Print "Ваша карточка удерживается!"

Else

Print "Деньги, пожалуйста!"

End If

If Обращение = 1 Then

Print "Глубокоуважаемый господин"

ElseIf Обращение = 2 Then

Print "Глубокоуважаемая госпожа"

ElseIf Обращение = 3 Then

Print "Глубокоуважаемые дамы и госпола"

Else

Print "Здравствуйте, люди"

End If

При формировании более сложных условий блочная запись удобнее. Использование в этом случае блочного синтаксиса улучшает читабельность программы.

Select Case

Еще одним оператором ветвления Visual Basic является Select Case, который позволяет выполнить одну из нескольких групп операторов в зависимости от значения условия.

Инструкция Select Case имеет следующий синтаксис:

Select Case Проверочное_выражение

[Case Значение1

[Операторы1]

[Case Значение2

[Операторы2]]

[Case Else

[Операторы3]]

End Select

В качестве значения для блока Case можно указывать не только одно значение (1), но и несколько, разделенных запятой (2, 3). Можно определять также области сравнения (4 To 6) или воспользоваться относительным сравнением (Is >= 9) Вместо непосредственного проверочного выражения можно использовать ключевое слово Is.

Блок Case Else выполняется, если ни одно из предыдущих условий не является истинным.

Если условию Select Case соответствует несколько блоков Case, то выполняется первый из них:

Private Sub Command1_Click() Select Case nVariable

Case 0

Print "Равно 0"Case -10 To 10

Print "Между -10 и 10, кроме 0"

End Select

End Sub

Во втором блоке Case обрабатываются значения от -10 до 10, однако значение 0 перехватывается первым блоком Case. Поэтому операторы второго блока Case будут выполняться, если значение условия больше или равно -10 и меньше 0, а также больше 0 и меньше или равно 10.



Основные понятия языков программирования. Развитие языков программирования

Языки программирования -- искусственные языки. От естественных они отличаются ограниченным числом «слов», значение которых понятно транслятору, и очень строгими правилами записи команд (операторов).

Язык программирования-- формальная знаковая система, предназначенная для описания алгоритмов в форме, которая удобна для исполнителя (например, компьютера).

Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, используемых при составлении компьютерной программы. Он позволяет программисту точно определить то, на какие события будет реагировать компьютер, как будут храниться и передаваться данные, а также какие именно действия следует выполнять над этими данными при различных обстоятельствах.

Создатели языков по-разному толкуют понятие язык программирования. Среди общих мест, признаваемых большинством разработчиков, находятся следующие:

Функция: язык программирования предназначен для написания компьютерных программ, которые применяются для передачи компьютеру инструкций по выполнению того или иного вычислительного процесса и организации управления отдельными устройствами.

Задача: язык программирования отличается от естественных языков, тем, что предназначен для передачи команд и данных от человека компьютеру, в то время, как естественные языки используются лишь для общения людей между собой.

Исполнение:язык программирования может использовать специальные конструкции для определения и манипулирования структурами данных и управления процессом вычислений.

С помощью языка программирования создается не готовая программа, а только ее текст, описывающий ранее разработанный алгоритм.

Чтобы получить работающую программу, надо этот текст либо автоматически перевести в машинный код(для этого служат программы-компиляторы) и затем использовать отдельно от исходного текста, либо сразу выполнять команды языка, указанные в тексте программы (этим занимаются программы-интерпретаторы).

Интерпретатор моделирует некую виртуальную вычислительную машину, для которой базовыми инструкциями служат не элементарные команды процессора, а операторы языка программирования.

Компиляторы полностью обрабатывают весь текст программы (он иногда называется исходный код). Они просматривают его в поисках синтаксических ошибок (иногда несколько раз), выполняют определенный смысловой анализ и затем автоматически переводят (транслируют) на машинный язык -- генерируют машинный код.

Развитие языков программирования

Языки программирования принято делить на пять поколений. В первое поколение входят языки, созданные в начале 50-х годов, когда первые компьютеры только появились на свет. Это был первый язык ассемблера, созданный по принципу «одна инструкция -- одна строка» еще его называют язык«один в один».

Расцвет второго поколения языков программирования пришелся на конец 50-х -- начало 60-х годов. Тогда был разработан символический ассемблер, в котором появилось понятие переменной. Он стал первым полноценным языком программирования. Благодаря его возникновению заметно возросли скорость разработки и надежность программ.

...