Файл: Виды обработки данных.pdf

Введение

Над любыми структурами данных могут выполняться четыре общие операции: создание, уничтожение, выбор (доступ), обновление.

Операция создания заключается в выделении памяти для структуры данных. Память может выделяться в процессе выполнения программы или на этапе компиляции. В ряде языков (например, в С) для структурированных данных, конструируемых программистом, операция создания включает в себя также установку начальных значений параметров, создаваемой структуры.

Для структур данных, объявленных в программе, память выделяется автоматически средствами систем программирования либо на этапе компиляции, либо при активизации процедурного блока, в котором объявляются соответствующие переменные. Программист может и сам выделять память для структур данных, используя имеющиеся в системе программирования процедуры / функции выделения / освобождения памяти. В объектно-ориентированных языках программирования при разработке нового объекта для него должны быть определены процедуры создания и уничтожения.

Главное заключается в том, что независимо от используемого языка программирования, имеющиеся в программе структуры данных, не появляются «из ничего», а явно или неявно объявляются операторами создания структур. В результате этого всем экземплярам структур в программе выделяется память для их размещения.

Операция уничтожения структур данных противоположна по своему действию операции создания. Операция уничтожения помогает эффективно использовать память.

Операция выбора используется программистами для доступа к данным внутри самой структуры. Форма операции доступа зависит от типа структуры данных, к которой осуществляется обращение. Метод доступа — один из наиболее важных свойств структур, особенно в связи с тем, что это свойство имеет непосредственное отношение к выбору конкретной структуры данных.

Операция обновления позволяет изменить значения данных в структуре данных. Примером операции обновления является операция присваивания, или, более сложная форма — передача параметров.

Вышеуказанные четыре операции обязательны для всех структур и типов данных. Помимо этих общих операций для каждой структуры данных могут быть определены операции специфические, работающие только с данными данного типа (данной структуры). Специфические операции рассматриваются при рассмотрении каждой конкретной структуры данных.

2. Какие модели используются при представлении знаний?

1. Продукционная модель, или модель, основанная на правилах, позволяет представить знания в виде предложений типа: Если (условие), то (действие).

2. Семантическая сеть — это ориентированный граф, вершины которого — понятия, а дуги — отношения между ними.

Понятиями обычно выступают абстрактные или конкретные объекты, а отношения — это связи типа: «это» («is»), «имеет частью» («has part»), «принадлежит», «любит». Характерной особенностью семантических сетей является обязательное наличие трех типов отношений:

• класс — элемент класса;
• свойство — значение;
• пример элемента класса.

3. Фрейм (англ. frame — каркас или рамка) предложен М. Минским в 70-е гг. как структура знаний для восприятия пространственных сцен. Эта модель, как и семантическая сеть, имеет глубокое психологическое обоснование.

4. Формальные логические модели

Традиционно в представлении знаний выделяют формальные логические модели, основанные на классическом исчислении предикатов I порядка, когда предметная область или задача описывается в виде набора аксиом. Мы же опустим описание этих моделей по следующим причинам. Исчисление предикатов I порядка в промышленных экспертных системах практически не используется. Эта логическая модель применима в основном в исследовательских «игрушечных» системах, так как предъявляет очень высокие требования и ограничения к предметной области.

3. Какова роль данных в построении модели? Дайте определение адекватности модели

Данные во многом определяют строящуюся модель. От их качества будет зависеть и качество модели.

Адекватность модели [adequacy of a model] — соответствие модели моделируемому объекту или процессу. Адекватность в какой-то мере условное понятие, так как полного соответствия модели реальному объекту быть не может: иначе это была бы не модель, а сам объект. При моделировании имеется в виду адекватность не вообще, а по тем свойствам модели, которые для исследования считаются существенными. Трудность измерения экономических величин осложняет проблему адекватности экономических моделей.

4. Приведите примеры основных способов записи алгоритмов

На практике наиболее распространены следующие формы представления алгоритмов:

Словесная форма — записи на естественном языке;

Алгоритм может быть следующим:

1. Задать два числа.
2. Если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма.
3. Определить большее из чисел.
4. Заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел.
5. Повторить алгоритм с шага 2.

Графическая форма — изображения из графических символов;

Псевдокоды — полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке, включающие в себя как элементы языка программирования, так и фразы естественного языка, общепринятые математические обозначения и др.;

Программная форма — тексты на языках программирования.

5. Чем обусловлено в ЭВМ широкое применение двоичной системы?

Это обусловлено физическими свойствами компонентов ЭВМ. Переработка информации в ЭВМ основана на обмене электрическими сигналами между различными устройствами машины. Эти сигналы возникают в определенной последовательности во времени. Наличие сигнала — это признак, который можно обозначить цифрой 1. Отсутствие сигнала обозначается цифрой 0. С помощью определенных наборов цифр 0 и 1 можно зашифровать любую информацию. Каждый такой набор называется двоичным кодом.

6. Объясните смысл модульного построения системы

Модульное построение системы подразумевает возможность поэтапного внедрения, что очень благотворно отражается на необходимых для запуска системы начальных затратах. Кроме того, оно позволяет совершенно прозрачным для пользователя образом устранять «узкие места», возникающие по мере развития системы, роста сложности решаемых задач и потребностей производства.

7. Объясните концепции нисходящей разработки программ

Нисходящая разработка — это подход к разработке программного комплекса, при котором он разбивается на программные модули (программы), образующие многоуровневую структуру (не путать с понятием «модуль», которое используется для определения синтаксической конструкции языка программирования, например, UNIT в Borland Pascal). Каждый программный модуль представляет собой короткую программу, решающую отдельную задачу (подзадачу). В процессе разработки программные модули нижележащих уровней заменяются «заглушками». Таким образом, в любой момент разработки программного комплекса имеется его действующий вариант. Тестирование и отладка отдельных программных модулей и программного комплекса в целом ведется по ходу его проектирования.

При нисходящей разработке проектирование программного комплекса и кодирование программных модулей, входящих в программный комплекс, ведётся сверху вниз.

В языках программирования, ориентированных на технологию нисходящего структурного программирования, одним из средств реализации модульной структуры являются процедуры и функции.

Использование небольших программных модулей имеет определенные преимущества. С такими модулями удобнее работать, они позволяют разрабатывать программные комплексы, которые легче модифицировать; небольшие модули легче и эффективнее тестируются, поэтому как опытным, так и начинающим программистам целесообразно использовать модульную организацию программных комплексов.

8. Расскажите о характеристиках, формах и видах информационного ресурса

Информационные ресурсы — определенный объем научно-технической информации (книги, журналы, описания изобретений и другие материалы), которыми располагает конкретное государство, район, отрасль народного хозяйства, предприятие и т. д. Они являются составной частью национального богатства. В отличие от большинства материально-вещественных ресурсов относятся к числу возобновляемых благ, имеют способность к тиражированию в зависимости от общественной потребности.

9. Расскажите об информатики как прикладной дисциплине

Информатика — общее название для группы дисциплин, занимающихся различными аспектами применения и разработки ЭВМ. Данные группы дисциплин можно разделить на 4 вида:

1. Математические дисциплины (высшая математика, прикладная математика, теория вероятностей, статистика и т. д.).
2. Дисциплины проектирования (проектирование баз данных, проектирование автоматизированных экономических информационных систем и т. д.).
3. Дисциплины программирования (операционные системы, алгоритмизация и алгоритмические языки).
4. Дисциплины прикладного значения (автоматизированное рабочее место (АРМ) экономиста, искусственный интеллект и экспертные системы, case-технологии).

10. Раскройте поколения ЭВМ по принципу элементной базы

ЭВМ первого поколения (40 – 50-е гг.) строились на дискретных радио- и электрокомпонентах и электронно-вакуумных приборах — лампах. В запоминающих устройствах (ЗУ) применялись магнитные барабаны и электронно-лучевые запоминающие приборы. Надежность этих ЭВМ была невысокой. ЭВМ первого поколения были ориентированы преимущественно на численное решение научно-технических задач с относительно небольшим количеством входной и выходной информацией.

В ЭВМ второго поколения (50 – 60-е гг.) в качестве элементной базы использовались полупроводниковые приборы (транзисторы, диоды) и миниатюрные радиодетали (резисторы, конденсаторы, разъемы), а в качестве конструктивной основы — печатные платы на съемных ячейках. Носителями данных в оперативных ЗУ служили миниатюрные ферритовые сердечники. Внешние ЗУ выполнялись на магнитных лентах. Применение полупроводниковых приборов позволило существенно повысить надежность и значительно уменьшить потребляемую мощность и размеры ЭВМ. Помимо решения научно-технических задач ЭВМ второго поколения применялись для обработки планово-экономической информации и для решения управленческих задач.

Для ЭВМ третьего поколения (60 – 70-е гг.) кроме использования принципиально новой элементной базы (все логические элементы, оперативные и постоянные ЗУ выполнены на интегральных схемах) характерны модульный принцип построения, программная совместимость, наличие базового программного обеспечения, возможность выполнения нескольких программ одновременно, улучшение эксплуатационных характеристик и высокая надежность. В качестве носителей данных во внешних ЗУ использовались жесткие магнитные диски и магнитные ленты.

К третьему поколению у нас в стране относились широко известные в свое время ЕС ЭВМ и СМ ЭВМ.

Следующее поколение ЭВМ — четвертое — связано с развитием микропроцессорной техники. В 1971 г. компанией Intel была выпущена микросхема i4004 — первый микропроцессор и родоначальник самого известного сегодня семейства.

11. Что такое программный продукт?

Программный продукт — комплекс взаимосвязанных программ для решения определенной проблемы (задачи) массового спроса, подготовленный к реализации как любой вид промышленной продукции.

Путь от «программ для себя» до программных продуктов достаточно долгий, он связан с изменениями технической и программной среды разработки и эксплуатации программ, с появлением и развитием самостоятельной отрасли — информационного бизнеса, для которой характерны разделение труда фирм — разработчиков программ, их дальнейшая специализация, формирование рынка программных средств и информационных услуг.

Программные продукты могут создаваться как индивидуальная разработка под заказ, так и как разработка для массового распространения среди пользователей.

12. Объясните назначение системной шины

Это основная интерфейсная система компьютера, обеспечивающая сопряжение и связь всех его устройств между собой.

Системная шина включает в себя:

• кодовую шину данных (КШД), содержащую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов числового кода (машинного слова) операнда;
• кодовую шину адреса (КША), включающую провода и схемы сопряжения для параллельной передачи всех разрядов кода адреса ячейки основной памяти или порта ввода-вывода внешнего устройства;
• кодовую шину инструкций (КШИ), содержащую провода и схемы сопряжения для передачи инструкций (управляющих сигналов, импульсов) во все блоки машины;
• шину питания, имеющую провода и схемы сопряжения для подключения блоков ПК к системе энергопитания.

Системная шина обеспечивает три направления передачи информации: