Система программирования –это инструмент для работы программиста

С системами программирования работают программисты. Всякая СП ориентированна на определенный язык программирования. Существует много разных языков, например, ПАСКАЛЬ, БЭЙСИК, ФОРТРАН, СИ, АССЕБЛЕР, ЛИПС и др. На этих языках программист пишет программы, а с помощью системы программирования заносит их в компьютер, отлаживает, тестирует, исполняет.

Мы уже говорили, что именно программисты, работая с СП, создают все виды программ, системные, прикладные и новые системы программирования.

Пользовательский интерфейс

Разработчики современного программного обеспечения стараются сделать работу пользователя за компьютером удобной, простой, наглядной. Качество любой программы во многом определяется удобством ее общения с пользователем.

Список может содержать набор команд, режимов работы, имен файлов, параметров. Выбор производится с помощью клавиш перемещение курсора или манипулятора. Как правило, выбранный пункт меню зрительно выделяется среди других, например, изменением цвета. Меню может быть словесным или пиктографическим. В последнем случае меню представляет из себя набор пиктограмм (картинок).

Билет 14

Вопрос1

Понятие алгоритма. Свойства алгоритмов. Возможности автоматизации деятельности человека.

Понятие алгоритм так же фундаментально для информатики, как и понятие информации.

Само слово «алгоритм» происходит от имени выдающегося математика средневекового Востока Мухаммеда аль-Хорезми. Им были предложены приемы выполнения арифметических вычислений с многозначными числами (они всем хорошо знакомы из школьной математики). Позже в Европе эти приемы назвали алгоритмами от «algorithmi»- латинского написания имени аль-Хорезми. В наше время понятие алгоритме понимается шире, неограничеваясь только арифметическими вычислениями.

Термин «алгоритм» стал достаточно распространенным не только в информатике, но и в быту. Под алгоритмам понимают описание какой-либо последовательности действий для достижения заданной цели. В этом смысле, например, алгоритмами можно назвать инструкцию по использованию кухонного комбайна, кулинарный рецепт, правила перехода улицы и пр.

Для использования понятия алгоритм в информатике требуется более точное определение, чем данное выше. Получим такое определение.

Ключевыми словами, раскрывающим смысл этого понятия, является: исполнитель, команда, система команд исполнителя.

Алгоритм представляет из себя последовательность команд (еще говорят- инструкций, директив), определяющих действия исполнителя (субъекта или управляемого объекта). Всякий алгоритм составляется в расчете на конкретного исполнителя с учетом его возможностей. Для того чтобы алгоритм был выполним, нельзя включать в него команды , которые исполнитель не в состоянии выполнить. Нельзя повару поручать работу токаря, какая бы подробная инструкция ему не давалась. У каждого исполнителя имеется свой перечень команд, которые он может исполнить. Такой перечень называется системой команд исполнителя алгоритмов (СКИ).

Свойства алгоритма

Дискретность.

Процесс решения задачи должен быть разбит на последовательность отдельных шагов. Таким образом, формируется упорядоченная совокупность отдельных друг от друга команд (предписаний).образующаяся структура алгоритма оказывается прерывной (дискретной): только выполнив одну команду, исполнитель сможет приступить к выполнению следующей.

Точность (определенность )

Каждая команда алгоритма должна определять однозначное действие исполнителя. Это требование называется точностью алгоритма.

Понятность

Алгоритм, составленным для конкретного исполнителя, должен включать только те команды, которые входят в его систему команд. Это свойство алгоритма называется понятностью. Алгоритм не должен быть рассчитан на принятие каких-либо самостоятельных решений исполнителем, не предусмотренных составлением алгоритма.

Конечность (результативность).

Еще одно важное требование, предъявляемое к алгоритму, - это конечность (иногда говорят- результативность) алгоритма. Это значит, что исполнение алгоритма должно завершиться за конечное число шагов.

Массовость.

Разработка алгоритмов- процесс интересный, творческий, но непростой, требующий многих умственных усилий и затрат времени. Поэтому предпочтительно разрабатывать алгоритмы, обеспечивающие решения всего класса задач данного типа. Например, если составляется алгоритм решения квадратного уравнения AX2+BX+C=0, то он должен быть вариативен, т. е. обеспечивать возможность решения для любых допустимых исходных значений коэффициентов a, b, c. Про такой алгоритм говорят, что он удовлетворяет требованию массовости.

Свойство массовости не является необходимым свойством алгоритма. Оно скорее определяет качество алгоритма; в то же время свойства точности, понятности и конечности являются необходимыми (иначе это не алгоритм).

Для успешного выполнения любой мало иметь ее алгоритм. Всегда требуется еще какие-то исходные данные, с которыми будет работать исполнитель (продукты для приготовления блюда, детали для сбора технического устройства и т.п.). исполнителю, решающему математическую задачу, требуется исходная числовая информация. Задача всегда формулируется так: дана исходная информация, требуется получить какой-то результат. В математике вы привыкли в таком виде записывать условие задач. Например:

Дано:катеты прямоугольного треугольника a=3 см; b=4см.

Найти: гипотенузу c.

Приступая к решению любой задачи, нужно сначала собрать все необходимые для ее решения данные.

Еще пример: для поиска номера телефона нужного вам человека исходными данными являются: фамилия, инициалы человека и телефонная книга (точенее, информация, заключенная в телефонную книгу). Однако этого может оказаться недостаточно. Например, вы ищете телефон А. И. Смирнова и обнаруживаете, что в книге пять строк с фамилиями. Ваши исходные данные оказались неполными для точного решения задачи (вместо одного телефона вы получили пять ). Оказалось, что нужно знать еще домашний адрес. Набор: фамилия – инициалы- телефонный справочник- адрес –является полным набором данных в этой ситуации. Только имея полный набор данных, можно точно решить задачу. Обобщая все сказанное, сформулируем определение алгоритма.

Алгоритм- понятное и точное предписание исполнителю выполнить конечную последовательность команд, приводящую от исходных данных к искомому результату.

Если алгоритм обладает перечисленными выше свойствами, то работа по нему будет производится исполнителем формально (т. е. без всяких элементов творчества с его стороны). На этом основана работа программно- управляемых исполнителей- алгоритмов, например, промышленных роботов. Робот- манипулятор может выполнить работу токаря, если он умеет делать все операции токаря (включать станок, закреплять резец, перемещать резец, заменять изделие и т.д.). от исполнителя не требуется понимание сущности алгоритма, он должен лишь точно выполнять команды, не нарушая их последовательности.

А что такое программа? Отличается ли программа от алгоритма?

Программа- это алгоритм, записанный на языке исполнителя.

Иначе можно сказать так: алгоритм и программа не отличаются по содержанию, но могут отличатся по форме

Для алгоритма строго не определяется форма его представления. Алгоритм можно изображать графически (блок- схемы), можно- словесно, можно- каким-нибудь специальными значкам, понятными только его автору. Но программа должна быть записана на языке исполнителя (для ЭВМ это язык программирования).

Билет 14

Вопрос 2

Операционная система компьютера (назначение, состав, загрузка).

Все многообразие программ, используемых на современном компьютере, называется программным обеспечением- ПО (software). Программы, составляющие ПО, можно разделить на три группы: системное ПО, системы программирования, прикладное ПО (см. билет 18). Две первые группы иногда называют базовым ПО. Ядром системного ПО является операционная система (ОС).

ОС- это часть ПО, наиболее тесно связанная с техническим средствами компьютера (hardware). Основные функции ОС.

1.) управление ресурсами компьютера: процессорным временем, распределением внутренней памяти, файлами, внешними устройствами;

2.) организация диалога с пользователем.

Резидентная часть ОС (ядро ОС) постоянно занимает раздел оперативной памяти компьютера. Туда она загружается с системного диска при включении машины. Эта процедура называется первоначальной загрузкой. Вся дальнейшая работа на компьютере происходит под контролем и управлением ОС. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу исполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Важнейшей функцией ОС является работа с файлами. В файлах на внешних носителях хранится все: программы, данные, сама ОС. Средствами ОС создается файловая система- определенная структура файлов на внешних носителях. Все действия с файлами (создание, удаление, копирование, именование и пр.) производятся пользователем с помощью ОС.

Для общения ОС с пользователем используется специальный командный язык ОС. На персональных компьютерах общение происходит в режиме диалога. ОС в определенной форме выводит на экран приглашение пользователю, пользователь в ответ вводит с клавиатуры команду, предписывающую совершить определенное действие (запустить программу, вывести директории диска, уничтожить файл и пр.). ОС обеспечивает выполнение этой команды и снова возвращается к диалогу с пользователем.

Для упрощения диалога пользователя с ОС применяются так называемые диалоговые оболочки к операционной системе. Примером популярной оболочки является Norton Commander. При работе с подобной оболочкой пользователю не приходится набирать на клавиатуре по буквам; он выбирает их из меню в среде оболочки на экране. В последнее время на профессиональных компьютерах стела популярной операционная система Windows со встроенной графической оболочкой.

В качестве примера рассмотрим состав и функции операционной системы MS-DOS для IBM PC.

Базовая система ввода- вывода (BIOS) находится в постоянной памяти (ПЗУ) компьютера и является «встроенной» в компьютер (информация в ПЗУ сохраняется и после выключения компьютера, т. е. она обладает свойством энергонезависимости). Ее назначении состоит в выполнении наиболее простых и универсальных услуг операционной системы, связанных с осуществлением ввода- вывода. Она содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и внешних устройств компьютера при включении его электропитания, и программу вызова загрузчика операционной системы.

Загрузчик операционной системы- это очень короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с операционной системой. Функция этой программы заключается в считывании в память остальных модулей операционной системы, что и завершает процесс ее загрузки. На жестком диске загрузчик операционной системы состоит из двух частей. Это связано с тем, что жесткий диск может быть разбит на несколько разделов (логически дисков). Первая часть загрузчика находится в первом секторе жесткого диска, она выбирает, с какого из разделов жесткого диска следует продолжить загрузку. Вторая часть загрузчика находится в первом секторе этого раздела, она считывает в память модули ВЩЫ и передает им управление.

Модули ОС (io. sys и msdos. sys) загружаются в память загрузчиком операционной системы и остаются в памяти компьютера постоянно. (файл io. sys представляет собой дополнение к BIOS, а файл msdos. sys реализует основные высокоуровневые услуги DOS).

Команда процессор DOS (command. Com) обрабатывает команды, введенные использователем. Командный процессор находится на диске, с которого загружается операционная система. Некоторые команды пользователя (например, tupe, dir или copy)командный процессор выполняет сам. Такие команды называются внутренними. Для выполнения остальных (внешних) команд пользователя командный процессор ищет на дисках программу с соответствующим именем и если находит ее, то загружает в память и передает ей управление. По окончании работы программы командный процессор удаляет программу из памяти и выводит сообщение о готовности к выполнению команд- приглашение DOS.

Внешние команды DOS-это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Они выполняют действия обслуживающего характера, например форматирование дискет, проверку дисков и т. д.

Драйверы устройств- это специальные программы, которые дополняют систему ввода- вывода DOS и обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы, их имена указываются в специальном файле (config.sys). такая схема облегчает добавление новых устройств и позволяет делать это, не затрагивая системные файлы DOS.

Загрузка DOS происходит следующим образом.

При включении электропитания компьютера (или при нажатии на клавишу Reset на корпусе компьютера, или при одновременном нажатии клавиш Ctrl+Alt+Del на клавиатуре) после начинают работать программы проверки оборудования, находящиеся в постоянной памяти компьютера. Если они находят ошибку, то выводят код ошибки на экран.

После окончания тестирования программа начальной загрузке пытается прочесть с дискеты, установленной на дисководе (а:),программу- загрузчик операционной системы. Если на дисководе нет дискеты, то загрузка ОС будет производится с жесткого диска.

После того как с диска, с которого загружается ОС, прочитана программа- загрузчик ОС, эта программа считывает в память модули операционной системы(io.sys и msdos.sys) и передает им управление.

Далее с того же диска читается файл конфигурации системы (config.sys) и в соответствии с указаниями, содержащимися в этом файле, загружаются драйверы устройств и устанавливаются параметры операционной системы. Если такой файл отсутствует, то параметры устанавливаются по умолчанию.

После этого с диска, с которого загружается ОС, читается командный процессор (commad.com) и ему передается управление. Командный процессор выполняет командный файл (autoexec.bat), если этот файл имеется в корневом каталоге диска, с которого загружается ОС. В этом файле указывают команды и программы, выполняемые при каждом запуске компьютера. Если такой файл не найден, то DOS запрашивает у пользователя текущую дату и время.

После выполнения этого файла процесс загрузки операционной системы заканчивается. DOSвыдает приглашение, показывающее, что она готова к приему команд.

Билет 15

Вопрос 1