Файл: Курс ПП и ОА - 1-й семестр.docx

Сделать презентацию

Скачать файл (0,11Мб)

Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 01.04.2025

Просмотров: 266

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные функции ос:

Лекция №12 Файлы – совокупности данных

Курс «Прикладное программирование и основы алгоритмов»

Литература

В.В. Фаронов Турбо Паскаль 7.0 Начальный курс. М., Изд. «Нолидж», 2001 г.
В.С.Зубов и др. Сборник задач по базовой компьютерной подготовке. Под общей редакцией И.Н. Котаровой. М., МЭИ, 1998 г.

Лекция №1

История развития вычислительной техники

Потребность в автоматизации вычислений и обработки информации возникла очень давно, когда люди считали с помощью камешков, палочек, счётов. Механические устройства вычислений появились в 17 веке. Работы по первой Аналитической машине появились в первой половине 19 века. Их проводил английский математик Чарльз Бэббидж.

Первые вычислительные машины появились в годы второй мировой войны (1941 г. – сделал немецкий инженер Конрад Цузе, 1943 г. – сделал американец Говард Эйкен – название «Марк-1»). Эти машины были сделаны на основе реле, а в 1945 г. была сделана первая машина на основе электронных ламп под названием ENIAC (Эниак). Научный доклад по этой машине сделал математик Джон фон Нейман, в котором изложил общие принципы работы компьютеров.

Принципы фон Неймана:

Компьютер должен состоять из следующих устройств:

Арифметическо-логическое устройство (АЛУ);
Устройство управления (для организации выполнения программ);
Запоминающее устройство (ЗУ) или память (П); (ОП – оперативная память);
Внешние устройства (ВУ) для ввода-вывода информации.

АЛУ ↔ УУ ↔ ВУ

ОП ↔

Процесс работы компьютера:

с ВУ информация поступает в ОП (ввод);
УУ и АЛУ обрабатывают информацию из ОП;
Результат обработки размещается в ОП;
Результат из ОП выводится на ВУ (вывод).

В современных компьютерах АЛУ и УУ объединены в центральный процессор (ЦП):

ОП↔ ЦП↔ ВУ

Внешних устройств достаточно много. ЦП тоже может быть несколько, работающих в параллель.

Компьютеры 40-х и 50-х годов 20 века были очень большими и занимали целые машинные залы (минимум 100 квадратных метров) и были очень дорогими в цене. Рынок заставлял людей изобретать более компактные и более дешёвые компьютеры. В 1948 г. был изобретён транзистор, который заменил электронную лампу. Во второй половине 50-х годов появились ЭВМ на основе транзисторов. Эти компьютеры были в сотни раз меньше ламповых. К середине 60-х годов были изобретены интегральные схемы (или чипы). В 1968 году появился первый компьютер на интегральных схемах, а с 1970 года фирма Intel начала продавать интегральные схемы памяти. В том же 70-м году появился первый микропроцессор Intel-4004 – прообраз ЦП современных персональных компьютеров.

В нашей стране первая ЭВМ появилась в 1949 году. Это тоже были большие и средние ЭВМ. Персональные компьютеры у нас появились с начала 80-х годов прошлого века.

Представление информации в компьютере

Компьютер обрабатывает только цифровую информацию. Вся другая информация (тексты, изображения, звуки, видео и др.) кодируется в цифровую форму. Единицей информации является 1 бит (двоичный разряд), принимающий значение либо 0, либо 1. Восемь бит составляет 1 байт. В одном байте можно закодировать 256 символов (2⁸=256). 1 Кб=1024 (2¹⁰) байта. 1 Мб=1024 Кб, 1 Гб=1024 Мб. Так как компьютер «понимает» только 0 и 1, то используется двоичная система счисления. На основе двоичной могут быть построены 8-ричная, 16-ричная, 10-ричная системы счисления.

Программы для первых компьютеров писались на машинном языке. Программа – это набор машинных команд. Машинная команда состоит из двух частей:

<код операции> и <адресная часть>

Адрес оперативной памяти – это номер байта ОП. Команда в трёхадресной ЭВМ выглядит следующим образом:

КОП

А1

А2

А3

Выполнение операции: (А1) КОП (А2) => А3

Где (А1) – содержимое ячейки по адресу А1

Пример: Y=a+b

Исходные данные:

Адрес	Команда	Содержимое			Программа
100		a
104		b
108		Y

200	01	100	104	108	Y=a+b
204	00				Останов

Примером машинного языка является язык Ассемблера. Машинные языки очень трудны и неудобны для человека. Поэтому в середине 50-х были изобретены языки высокого уровня – алгоритмические языки. Первым алгоритмическим языком был Фортран (1958 г.) для научных вычислений. В 1960 г. был придуман АЛГОЛ-60, а в 1964 г. – язык PL/1. Позже PL/1 был преобразован в Pascal. Кроме Паскаля сейчас известны и используются языки C, JAVA, ЛИСП, ПРОЛОГ и др. Современные объектно-ориентированные языки: Visual Basic, C++ и Visual C, Delphi и др.

Программы на языках высокого уровня преобразуются в программы из машинных команд с помощью программ трансляторов или компиляторов, либо интерпретируются с помощью программ-интерпретаторов.

Лекция № 2

Общие методики решения задач на ЭВМ

Первая методика

Программист

Программа
в машинных	Решение
кодах		Результат
Исходные	ЭВМ
данные

Пользователь

Разновидности программ для компьютеров

Прикладные программы => Операционные оболочки => Операционные системы => системы программирования => языки программирования => машинные коды => ЭВМ

Прикладные программы – редактирование текстов (Word), рисование картинок (Paint) и др.
Системные программы – операционные системы, драйверы, операционные оболочки (пример: Norton Commander), утилиты (копирования, антивирусы, архиваторы, диагностики компьютера и др.)
Инструментальные системы (системы программирования), обеспечивающие создание новых программ для компьютера.

Основные функции ос:

Управление данными;
Организация интерфейса между пользователем и ЭВМ;
Организация файловой системы;
Первоначальная загрузка программ.

Популярные ос:

MS DOS;
Windows;
UNIX;
OS/2;
Система виртуальных машин (OS/370, OS/390).

Этапы прохождения задачи в ЭВМ

программы	ЭВМ	программа
На АЯ	трансляция	в	Редак-	Загру-	Ре-
(паскаль)		машинных	Тирова-	зочный	Ше-
		кодах	ние	модуль	ние
Исходные	транслятор		редактор		Резу-
данные					льтат

Трансляция;
Редактирование;
Выполнение.

Имя программы – это <имя файла>.<расширение>

Примеры:

.PAS – на Паскале;

.C – на Си;

.BAS – на бейсике;

.ASM – на Ассемблере;

.FOR – на Фортране;

.DBF – база данных;

.EXE – абсолютный модуль.

Транслятор – это программа, которая переводит программы с алгоритмического языка на внутренний (машинный) язык (для каждого языка программирования свой транслятор/компилятор).

Этапы решения задачи на ЭВМ.

1 этап Физическая постановка задачи

Пример: Рассчитать расход краски на забор R=K*S, где

K – расход краски на единицу площади,

S – площадь забора.

2 этап Математическая постановка задачи

R = f(x) = K*

3 этап Выбор численного метода

Метод прямоугольников

S = *h; h = (B-A)/n

Возьмём шаг h/2 и посчитать S1 |S1 – S| < eps

Метод трапеции (приближение – интерполяция):

S = ∑ h*(f(x)+f(x+h))/2

Метод Симпсона

4 этап Разработка алгоритма решения численных методов

Алгоритм – конечная последовательность действий, которая применяется к исходным данным для получения результата.

Свойства алгоритма:

А) массовость;

Б) конечность;

В) детерминированность (применение одного и того же алгоритма к одним и тем же исходным данным должно дать один и тот же результат).

Алгоритмы описываются на языках: 1) блок-схем; 2) псевдокодов.

5 этап Написание программы на алгоритмическом языке

6 этап Компиляция (трансляция) программы – обнаружение ошибок в программе

7 этап Процесс отладки программ:

Исправление синтаксических ошибок;
Исправление семантических ошибок.

8 этап Тестирование программы

9 этап Эксплуатация программы

Приложение:

Работа в среде TP-7 – быстрые клавиши:

F2 – сохранить программу (записать на диск);

F6 – сделать активным следующее окно;

Alt+F9 – компиляция программы;

Ctrl+F9 – выполнение программы;

Alt+F5 – сменить окно редактора на окно вывода результатов работы программы и наоборот;

Alt+F3 – закрывает активное окно;

Alt+X – выход из TP-7.

Лекция № 3

Алгоритмический язык Pascal

Требования к любым алгоритмическим языкам:

Близок к языку математики;
Близок к естественному языку (например, к английскому);
Однозначность любых конструкций.

Язык Pascal был создан в 70-е годы прошлого века как язык структурного программирования. В 1984 году фирма Borland написала среду Turbo Pascal, работающую под управлением операционной системы (после выполнения очередной команды ОС автоматическое возвращение в среду).

Алфавит языка

Латинские строчные и прописные буквы: a, b, …, z и A, B, …, Z
Цифры: 0, 1, …, 9
Символы «_», « » и управляющие символы, например: «конец строки», «новая строка», «табуляция».
Спец. символы: +, -, *, /, =, <, >, [, ], ., ,, (, ), :, ;, ^, @, {, }, $, #, ‘.
Составные символы, воспринимаемые как один символ (пробелы между ними недопустимы): <=, >=, :=, (*, *), (., .), ..

В алфавит не входят: 1) русские буквы (кириллица); 2) символы |, %, “ и др.

При описании сложных вычислительных процессов построение программ на языке программирования является очень трудным процессом. Чтобы облегчить процесс, программа описывается на языке более высокого уровня, например на языке блок-схем (языке алгоритмов).

Язык блок-схем состоит из 6 операторов: