Лекции по "Информатике"

15) Алгоритмический язык (как и любой другой язык) образуют три его составляющие: алфавит, синтаксис и семантика.

Алфавит - это фиксированный для  данного языка набор основных символов, т.е. "букв алфавита", из которых должен состоять любой текст  на этом языке - никакие другие символы  в тексте не допускаются. Из символов алфавита формируются лексемы языка: §константы; §идентификаторы;§знаки операций;§ключевые (служебные, иначе зарезервированные) слова; §разделители (знаки пунктуации). Синтаксис - это правила построения фраз, позволяющие определить, правильно или неправильно написана та или иная фраза. Точнее говоря, синтаксис языка представляет собой набор правил, устанавливающих, какие комбинации символов являются осмысленными предложениями на этом языке. Семантика определяет смысловое значение предложений языка. Являясь системой правил истолкования отдельных языковых конструкций, семантика устанавливает, какие последовательности действий описываются теми или иными фразами языка и, в конечном итоге, какой алгоритм определен данным текстом на алгоритмическом языке. Каждое понятие алгоритмического языка подразумевает некоторую синтаксическую единицу (конструкцию) и определяемые ею свойства программных объектов или процесса обработки данных. Понятие языка определяется во взаимодействии синтаксических и семантических правил. Синтаксические правила показывают, как образуется данное понятие из других понятий и букв алфавита, а семантические правила определяют свойства данного понятия. Основными понятиями в алгоритмических языках обычно являются данные, имена, операции и выражения, операторы.

16) Основной компонент любой системы программирования - транслятор (для перевода программы, написанной  на каком-либо языке программирования, на машинный язык). Он ориентирован как на сам язык программирования, так и на машинный язык данного типа процессоров (например, Intel-процессоры). По принципу работы трансляторы делятся на два типа: компиляторы и интерпретаторы. Компилятор выполняет трансляцию программы отдельно от ее выполнения, всю целиком. Интерпретатор транслирует и выполняет программу параллельно. Большинство универсальных систем и языков программирования ориентированы на компиляторы. Исключением являются Basic и Java, которые используют оба варианта. Программа, созданная компилятором, может быть записана в отдельный файл типа .EXE. Интерпретируемы программы можно выполнять только в той среде, где они были созданы. Мы в качестве системы программирования будем использовать Microsoft Excel, содержащий интерпретатор современного объектно-ориентированного языка Visual Basic for Applications, специализированный текстовый редактор со средствами визуального программирования, мощную систему помощи и удобный пошаговый отладчик.

17) Оператор присваивания используется, если какой-то переменной нужно присвоить новое значение. Он имеет следующий синтаксис: ИМЯ_ПЕРЕМЕННОЙ = ВЫРАЖЕНИЕ; Сначала вычисляется выражение в правой части, а затем результат присваивается переменной, стоящей в левой части. Ввод/Вывод.Оператор MsgBox осуществляет вывод информации в диалоговом окне и устанавливает режим ожидания нажатия кнопки пользователем.Он имеет следующий синтаксис: MsgBox  Сообщение[,Кнопки][, Заголовок]; Аргументы: Сообщение - обязательный аргумент, задающий в окне выводимое информационное сообщение. Может состоять из нескольких текстовых строк, объединенных знаком &. Использование в этом аргументе Chr(13) приводит к переходу на новую строку при выводе информации. Кнопки - значение этого аргумента определяет категории появляющихся в окне кнопок. От значения аргумента кнопки зависит также, появляется ли в окне какой-либо значок. Если не указано, какие кнопки необходимо отображать в окне сообщений, то используется значение по умолчанию, соответствующее кнопке ОК. В табл. 3.1 приведены возможные комбинации кнопок и значков в окне сообщений. Заголовок - задает заголовок окна. Функция MsgBox возвращает значение типа Integer, указывающее, какая кнопка была нажата в диалоговом окне. Функция InputBox осуществляет ввод значений переменных с помощью окна  ввода и имеет следующий синтаксис: Имя_Переменной = InputBox( Сообщение[, Заголовок]). Условный оператор IF: Для реализации разветвляющегося вычислительного процесса в VBA используется оператор If…Then…Else,который представляет собой простейшую форму проверки условий. Он имеет следующий синтаксис:

If  УСЛОВИЕ   Then  ОПЕРАТОР_1  Else  ОПЕРАТОР_2

ОПЕРАТОР_1  выполняется, если УСЛОВИЕ  истинно, в противном случае выполняется  ОПЕРАТОР_2. При этом оператор If…Then…Else записывается в одну строку. УСЛОВИЕ – это выражение логического типа. Результат выражения всегда имеет булевский тип. Выражение может быть простым и сложным.  Операторы цикла. Для реализации циклического вычислительного процесса, т. е. многократного выполнения одного или нескольких операторов, служит оператор цикла For…Next, который имеет следующий синтаксис:

For СЧЕТЧИК=НАЧ_ЗНАЧЕНИЕ Тo КОН_ЗНАЧЕНИЕ Step ШАГ

     БЛОК_ОПЕРАТОРОВ

     [Exit For]

     БЛОК_ОПЕРАТОРОВ

Next СЧЕТЧИК

Цикл For…Next перебирает значения переменной СЧЕТЧИК, которая является параметром цикла, от начального до конечного значения с указанным шагом изменения. При этом обеспечивается выполнение блока операторов тела цикла при каждом новом значении счетчика. Если Step ШАГ в конструкции отсутствует, то по умолчанию считается, что шаг равен 1. По оператору Exit For можно выйти из оператора цикла до того, как СЧЕТЧИК достигнет последнего значения.*

Для перебора объектов из группы подобных объектов, например, ячеек из диапазона  или элементов массива, удобно использовать оператор цикла For… Each…Next.

18)

19) Модель-это такая мысленно представимая или материально реализованная система, которая, отображая или воспроизводя объект исследования, способна замещать его так, что ее изучение дает нам новую информацию о нем(объекты, процессы, явления). Моделирование-это создание и использование моделей для изучения оригиналов(используется: оригинал не существует, исследование оригинала опасно для жизни или дорого, оригинал сложно исследовать непосредственно, интересуют только некоторые свойства оригинала). Один объект может иметь множество моделей, а разные объекты могут описываться одной моделью. Природа моделей: материальные, информационные(вербальные-словесные или мысленные, знаковые-графические, табличные, логические). По области применения: учебные(тренажеры), опытные-при создании новых тех средств, научно-технические. Специальные виды моделей: игровые (экономич ситуации, военные действия, спортивные игры), имитационные(нельзя заранее вычислить или предсказать поведение системы, можно имитировать ее реакцию на внешние воздействия, максимальный учет всех факторов). По характеру связей: детерминированные(определенные), вероятностные(стохастические). По фактору времени: если модель учитывает изменение свойств моделируемого объекта от времени, то модель наз динамической, в противном случае статической. Статические-описывают оригинал в заданный момент времени(фото); Динамические(модель движения тела, явления природы). По структуре: табличные(пары соответствия), иерархические(многоуровневые), сетевые(графы). Математическая модель-система матем соотношений-формул, уравнений, отражающих существенные свойства объекта или процесса. Этапы: Первый этап-определение целей моделирования.(модель нужна для того, чтобы понять, как устроен конкретный объект; для того, чтобы научиться управлять объектом; для того, чтобы прогнозировать прямые и косвенные последствия реализации заданных способов и форм воздействия на объект (прогнозирование)). Второй этап-разделение входных параметров по степени важности влияния их изменений на выходные. Такой процесс наз ранжированием(разделением по рангам). Третий этап-создание формализованной модели, поиск математического описания. В этот момент модель предстает в виде уравнения. Четвертый этап-преобразование формализованной информационной модели в компьютерную модель, то есть выразить ее на понятном для комп языке.1)построение алгоритма решения задачи и его кодирование на одном из языков программирования.2)построение комп модели с использованием одного из приложений. Пятый этап-проведение компьютерного эксперимента. Если комп модель существует в виде программы на одном из языков программирования, ее нужно запустить на выполнение и получить результат. Шестой этап-проведение собственно численного эксперимента. Выясняется, соответствует ли модель реальному объекту. Средства для реализации: с помощью табличного процессора; путем создания программ на традиционных языках программирования; с помощью специальных пакетов прикладных программ.

20) Компьютер — это электронной прибор, предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных; центральное устройство большинства вычислительных систем. Совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных, называют вычислительной техникой. Конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенный для обслуживания одного рабочего участка, называют вычислительной системой. Состав вычислительной системы называется конфигурацией. В основе любого современного компьютера, как и в электронных часах, лежит тактовый генератор, вырабатывающий через равные интервалы времени электрические сигналы, которые используются для приведения в действие всех устройств компьютерной системы. Управление компьютером сводится к управлению распределением сигналов между устройствами. Такое управление может производиться автоматически (программное управление) или вручную с помощью внешних органов управления. В современных компьютерах внешнее управление в значительной степени автоматизировано с помощью специальных аппаратно-логических интерфейсов, к которым подключаются устройства управления и ввода данных  (интерактивное).

21) Современным компьютерам предшествовали ЭВМ нескольких поколений. В развитии ЭВМ выделяют пять поколений. В основу классификации заложена элементная база, на которой строятся ЭВМ.

1. В 1943 году была создана вычислительных  машин ЭВМ первого поколения на базе электронных ламп.

2. Второе поколение (50 – 60 г.г.) компьютеров построено на базе полупроводниковых элементов (транзисторах).

3. Основная элементная база компьютеров  третьего поколения (60 – 70 г.г.) - интегральные схемы малой и средней интеграции.

4. В компьютерах четвертого поколения  (70 – по н/в) применены больших  интегральных схемах БИС (микропроцессоры). Применение микропроцессоров в  ЭВМ позволило создать персональный  компьютер (ПК), отличительной особенностью  которого является небольшие  размеры и низкая стоимость.

5. В настоящее время ведутся  работы по созданию ЭВМ пятого  поколения, которые разрабатываются  на сверхбольших интегральных  схемах.

Классификация ЭВМ: •  По производительности и быстродействию•  По назначению: 1.Суперкомпьютеры – это самые мощные по быстродействию и производительности вычислительные машины. К суперЭВМ относятся “Cray” и “IBM SP2” (США). Используются для  решения  крупномасштабных  вычислительных  задач и моделирования, для сложных вычислений в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий, также находят применение и в финансовой сфере.2. Большие машины используются в финансовой сфере, оборонном комплексе, применяются для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров.3.Средние ЭВМ широкого назначения используются для управления сложными технологическими производственными процессами.4.Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, в качестве сетевых серверов.5.Микро - ЭВМ — это компьютеры, в которых в качестве центрального процессора используется микропроцессор. К ним относятся встроенные микро – ЭВМ и персональные компьютеры PC.6.К персональным компьютерам относятся настольные и переносные ПК. К переносным ЭВМ относятся Notebook и карманные персональные компьютеры.• По уровню специализации1) универсальные- можно собирать вычислительные системы произвольного состава 2)Специализированные компьютеры предназначены для решения конкретного круга задач•  По типу используемого процессора-в электронно-вычислительных машинах – спец блок; в ПК – спец микросхема•  По особенностям архитектуры•  По размерам-ПК можно классифицировать6 настольные, портативные и карманные•  По совместимости 1)аппаратная совместимость (аппаратные платформы IBM PC, Apple Macintosh) 2)совместимость на уровне операционной системы 3)программная 4)на уровне данных

22) Любой компьютер построен на общих принципах, которые позволяют выделить следующие главные устройства:

1.— память (запоминающее устройство, ЗУ), состоящую из перенумерованных  ячеек;

2.— процессор, включающий в  себя устройство управления (У  У) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);

3.— устройства ввода;

4.— устройство вывода.

Эти устройства соединены каналами связи, по которым передается информация.

В основу построения подавляющего большинства  компьютеров положены следующие  общие принципы, которые сформулировал  в 1945 г. Джон фон Нейман.

1.Принцип программного управления. Из него следует, что программа  состоит из набора команд, которые  выполняются процессором автоматически  друг за другом в определенной  последовательности. Процессор исполняет  программу автоматически, без  вмешательства человека.2.Принцип  однородности памяти. Программы  и данные хранятся в одной  и той же памяти. Компьютер  не различает, что хранится  в данной ячейке памяти —  число, текст или команда. Над  командами в памяти можно выполнять  такие же действия, как и над  данными. Таким образом, команды  одной программы могут быть  получены как результаты исполнения  другой программы. На этом принципе  основаны методы трансляции —  перевода текста программы с  языка программирования высокого  уровня на язык конкретной  машины.3.Принцип адресности. Структурно  основная память состоит из  пронумерованных ячеек, процессору  в произвольный момент времени  доступна любая ячейка. Компьютеры, построенные на этих принципах,  относятся к типу фон-неймановских.

23) Архитектура компьютера - это описание его организации и принципов функционирования его структурных элементов. Включает основные устройства ЭВМ и структуру связей между ними. Обычно, описывая архитектуру ЭВМ, особое внимание уделяют тем принципам ее организации, которые характерны для большинства машин, относящихся к описываемому семейству, а также оказывающие влияние на возможности программирования. Поскольку от архитектуры компьютера зависят возможности программирования на нем, поэтому при описании архитектуры ЭВМ уделяют внимание описанию команд и памяти. Открытая архитектура— архитектура, допускающая сборку, усовершенствование и ремонт компьютера по его составным элементам — модулям. Принцип открытой архитектуры используется в конструкции персональных компьютеров, при производстве IBM-совместимых ПК. Открытые спецификации архитектуры компьютера или периферийного устройства позволяют сторонним производителям разрабатывать дополнительные устройства к системам с открытой архитектурой.