Какие особенности выполнения программы на ямк компьютером
Обновлено: 07.07.2024
Высокоуровневый язык программирования — язык программирования, разработанный для быстроты и удобства использования программистом. Основная черта высокоуровневых языков — это абстракция, то есть введение смысловых конструкций, кратко описывающих такие структуры данных и операции над ними, описания которых на машинном коде (или другом низкоуровневом языке программирования) очень длинны и сложны для понимания.
Так, высокоуровневые языки стремятся не только облегчить решение сложных программных задач, но и упростить портирование программного обеспечения. Использование разнообразных трансляторов и интерпретаторов обеспечивает связь программ, написанных при помощи языков высокого уровня, с различными операционными системами и оборудованием, в то время как их исходный код остаётся, в идеале, неизменным.
Такого рода оторванность высокоуровневых языков от аппаратной реализации компьютера помимо множества плюсов имеет и минусы. В частности, она не позволяет создавать простые и точные инструкции к используемому оборудованию. Программы, написанные на языках высокого уровня, проще для понимания программистом, но менее эффективны, чем их аналоги, создаваемые при помощи низкоуровневых языков. Одним из следствий этого стало добавление поддержки того или иного языка низкого уровня (язык ассемблера) в ряд современных профессиональных высокоуровневых языков программирования.
Примеры: C++, Visual Basic, Python, Perl, Delphi (Pascal), строковых типов, объектов, операций файлового ввода-вывода и т. п.
Первым языком программирования высокого уровня считается компьютерный язык Plankalkül разработанный немецким инженером Конрадом Цузе ещё в период 1942—1946 гг. Однако, широкое применение высокоуровневых языков началось с возникновением Фортрана и созданием компилятора для этого языка (1957).
Содержание
Переносимость программ
Распространено мнение, что программы на языках высокого уровня можно написать один раз и потом использовать на компьютере любого типа. В действительности же это верно только для тех программ, которые мало взаимодействуют с операционной системой, например, выполняют какие-либо вычисления или обработку данных. Большинство же интерактивных (а тем более мультимедийных) программ обращаются к системным вызовам, которые сильно различаются в зависимости от операционной системы. Например, для отображения графики на экране компьютера программы под Microsoft Windows используют функции Windows API, которые недоступны в системах, поддерживающих стандарт программный интерфейс X-сервера.
К настоящему времени создан целый ряд программных библиотек (например, библиотека wxWidgets), скрывающих несоответствия системных вызовов различных операционных систем от прикладных программ. Однако такие библиотеки, как правило, не позволяют полностью использовать все возможности конкретных операционных систем.
Новые тенденции
Новой тенденцией является появление языков программирования еще более высокого уровня (ультра-высокоуровневых). Такого рода языки характеризуются наличием дополнительных структур и объектов, ориентированных на прикладное использование. Прикладные объекты, в свою очередь, требуют минимальной настройки в виде параметров и моментально готовы к использованию. Использование ультра-высокоуровневых языков программирования снижает временные затраты на разработку программного обеспечения и повышает качество конечного продукта за счет, опять таки, уменьшения объема исходных кодов.
Вы можете ознакомиться и скачать Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ). Презентация содержит 12 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.
Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ)
Основные вопросы: Формальный исполнитель Алгоритм и программа Особенности выполнения программы
Алгоритм-это последовательность действий для достижения цели(результата) Алгоритм-это последовательность действий для достижения цели(результата)
Состав команд ЯМК предложил Джон фон Нейман в 1946г.
Программа управления компьютером- это последовательность команд ЯМК. Программа управления компьютером- это последовательность команд ЯМК. Каждая команда-директива для процессора на выполнение определённого действия
ВЫВОД: Компьютер не обладает способностью к анализу результатов, не может обойтись без программы и исходных данных, следовательно, компьютер- формальный исполнитель алгоритмов и программ.
Контрольные вопросы В чём отличие формального исполнителя от интеллектуального? Что такое ЯМК? Кто предложил такую систему? Какие особенности выполнения программы на ЯМК компьютером? Что такое ЯПВУ? Особенности выполнения программы компьютером, написанной на ЯПВУ? Почему компьютер можно назвать формальным исполнителем?
Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему ТЕМА Компьютер как исполнитель команд. Презентация на заданную тему содержит 16 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!
ТЕМА Компьютер как исполнитель команд. ПЛАН Схема Дж. Фон Неймана Программный принцип работы компьютера
1. Схема Дж. Фон Неймана Алгоритм – последовательность действий, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное, записанная с помощью понятных исполнителю команд. Исполнителем алгоритма может быть человек или автоматическое устройство – компьютеры, роботы, станки, спутники, сложная бытовая техника и даже детские игрушки. Информация для компьютера - данные, представленные в форме, приемлемой для её передачи и обработки на компьютере. Для работы с данными компьютеру необходимы инструкции (команды, правила действия). Команды формируются в перечень команд.
Принципы фон Неймана В состав компьютера должны входить следующие устройства: • арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции; • устройство управления, которое организует процесс выполнения программ; • запоминающее устройство, или память, для хранения программ и данных; • внешние устройства для ввода-вывода информации.
В современных компьютерах это: память (запоминающее устройство — ЗУ), состоящая из перенумерованных ячеек; процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ); устройство ввода; устройство вывода. Эти устройства соединены между собой каналами связи, по которым передается информация. Основные устройства компьютера и связи между ними представлены на рис. 2.
Функции памяти: Функции памяти: прием информации из других устройств; запоминание информации; выдача информации по запросу в другие устройства машины.
Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером. Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, например: - сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции; - счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды. Он служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти; - регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.
Какое основное свойство оперативной памяти? (энергозависимость, работает с данными, активными в текущий момент времени) Какое основное свойство оперативной памяти? (энергозависимость, работает с данными, активными в текущий момент времени) Какие есть особенности в восприятии информации человеком и компьютером? (человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, в виде знаков и сигналов, а компьютер воспринимает информацию в виде цифр (0 и 1).)
Как сделать так, чтобы программа, написанная человеком была понятна компьютеру? (нужен способ перевода) Как сделать так, чтобы программа, написанная человеком была понятна компьютеру? (нужен способ перевода) Для компьютера вся информация должна быть представлена в двоичных кодах, т.е. необходим способ перевода. Такой способ перевода называется трансляцией, а выполняет это транслятор. Вывод: Устройством, которое обрабатывает информацию в компьютере, является процессор, следовательно, алгоритм должен использовать систему команд процессора, или другими словами записан на машинном языке, представляющем собой последовательности нулей и единиц
Сначала программисты, работавшие на компьютерах первого поколения (50-е – 60-е г.г.), составляли программы на ЯМК (в двоичных кодах), но это довольно сложная работа, поэтому для облегчения программирования были созданы языки программирования высокого уровня (ЯПВУ) - это искусственно созданные языки с несколькими десятками слов (операторов) и строгими правилами синтаксиса. Составление программ на ЯПВУ намного проще. Примеры ЯПВУ: Фортран, Паскаль, Бейсик, Си и др. Сначала программисты, работавшие на компьютерах первого поколения (50-е – 60-е г.г.), составляли программы на ЯМК (в двоичных кодах), но это довольно сложная работа, поэтому для облегчения программирования были созданы языки программирования высокого уровня (ЯПВУ) - это искусственно созданные языки с несколькими десятками слов (операторов) и строгими правилами синтаксиса. Составление программ на ЯПВУ намного проще. Примеры ЯПВУ: Фортран, Паскаль, Бейсик, Си и др. Для того чтобы процессор мог выполнить программу, написанную на языке программирования, она и данные с которыми она работает должны быть загружены в оперативную память. Программа написана и загружена в оперативную память и для того чтобы процессор ее выполнил в оперативной памяти, должна быть еще и программа переводчик (транслятор), который переводит программу с языка высокого уровня на язык машинных команд
Вывод Итак, компьютер не может обойтись без программы и исходных данных, подготовить их может только человек. Поэтому можно говорить, что решение задач компьютером - это формальное исполнение алгоритма (программы), а компьютер является формальным исполнителем. Компьютер может быть использован для решения самых разнообразных задач, поэтому, исходя из условия задачи, человек решает, каким программным средством пользоваться. В случае, если нельзя воспользоваться готовым программным обеспечением, приходится прибегать к программированию.
Контрольные вопросы Что такое исполнитель алгоритмов? Какие команды может осуществить процессор? Как можно передать команду процессору? Как можно увидеть результат программы? В чём отличие формального исполнителя от интеллектуального? Что такое ЯМК? Кто предложил такую систему? Какие особенности выполнения программы на ЯМК компьютером? Что такое ЯПВУ? Особенности выполнения программы компьютером, написанной на ЯПВУ? Почему компьютер можно назвать формальным исполнителем? Что такое программа? Как вы понимаете, что такое программный принцип управления?
Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ)
Основные вопросы: Формальный исполнительАлгоритм и программаОсобенности выполнения программы
Алгоритмы и программы Алгоритм-это последовательность действий для достижения цели(результата)
Алгоритмы и программы Состав команд ЯМК предложил Джон фон Нейман в 1946г.
Алгоритмы и программы Программа управления компьютером- это последовательность команд ЯМК.Каждая команда-директива для процессора на выполнение определённого действия
Этапы выполнения программы
Особенности выполнения программы
Особенности выполнения программы
ВЫВОД: Компьютер не обладает способностью к анализу результатов, не может обойтись без программы и исходных данных, следовательно, компьютер- формальный исполнитель алгоритмов и программ.
Контрольные вопросы В чём отличие формального исполнителя от интеллектуального?Что такое ЯМК? Кто предложил такую систему?Какие особенности выполнения программы на ЯМК компьютером?Что такое ЯПВУ? Особенности выполнения программы компьютером, написанной на ЯПВУ?Почему компьютер можно назвать формальным исполнителем?
В основе любого компьютера 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 производится автоматически, с помощью программного управления.
Компьютер является универсальным исполнителем по обработке информации. Значит, для него, как для любого исполнителя, существует определённая система команд (СКИ). Такая система команд для компьютера называется языком машинных команд (ЯМК)
Программа для компьютера – это алгоритм, разработанный на ЯМК. Или, Программа управления компьютером – это последовательность команд ЯМК, где каждая команда – директива для процессора на выполнение определённого действия.
Программный принцип работы компьютера
Главной особенностью конструкции компьютера является программный принцип работы. Принцип программы, хранимой в памяти компьютера, считается важнейшей идеей современной компьютерной архитектуры. Суть идеи заключается в том, что
1) программа вычислений вводится в память ЭВМ и хранится в ней наравне с исходными числами;
2) команды, составляющие программу, представлены в числовом коде по форме ничем не отличающемся от чисел.
В основу работы компьютеров положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т.д.
Программа - это запись алгоритма решения задачи в виде последовательности команд или операторов языка, который понимает компьютер. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами.
Для нормального решения задач на компьютере нужно, чтобы программа была отлажена, не требовала доработок и имела соответствующую документацию. Поэтому, относительно работы на компьютере часто используют термин программное обеспечение (software), под которым понимают совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией .
Общие принципы работы компьютера сформулированы учёными Ч. Бэббиджем и Дж. Фон Нейманом. Согласно этим принципам, любой компьютер образуют 3 основных компонента.
Арифметико – логическое устройство
Устройство управления
Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ)
Устройства ввода и вывода информации
1) Классификация по назначению
Классификация по назначению связана с тем, как компьютер применяется. По этому принципу различают:
- большие ЭВМ
- мини – ЭВМ
- микро – ЭВМ
- ПК
Большие ЭВМ
Это самые мощные компьютеры, которые применяются для обслуживания очень крупных организаций и целых отраслей народного хозяйства. Штат обслуживания больших ЭВМ достигает нескольких десятков человек. На базе таких ЭВМ создают вычислительные центры (ВЦ).
Структура ВЦ
От больших ЭВМ компьютеры этой группы отличаются уменьшенными размерами, меньшей производительностью и стоимостью. Мини – ЭВМ используются крупными предприятиями, научными учреждениями, ВУЗами. Мини – ЭВМ применяются для управления производственными процессами (например, в механическом цехе компьютер может поддерживать ритмичность подачи заготовок, узлов и комплектующих на рабочее место).
Мини - ЭВМ, 10.2 inch одноместный сенсорного экрана.
Микро – ЭВМ используются на предприятиях, в крупных ВЦ для выполнения вспомогательных операций.
ПК – компьютер, предназначенный для обслуживания одного рабочего места. Как правило, с ПК работает один человек. ПК используются в учебном процессе, для организации надомной трудовой деятельности и много другого. Категории ПК (по международным стандартам):
- массовый ПК (consumer PC)
- деловой ПК (Office PC)
- портативный ПК (Mobile PC)
- рабочая станция (Workstation PC)
- развлекательный ПК (Entertainment PC)
Echo III - мощный игровой мини-ПК.
2) Классификация по уровню специализации
3) Классификация по совместимости
Существует множество различных видов и типов компьютеров. Они выпускаются различными производителями, собираются из разных деталей, работают с разными программами. Поэтому совместимость различных компьютеров между собой – очень важный вопрос, связанный с взаимозаменяемостью узлов и приборов; возможностью переноса программ с одного компьютера на другой и возможностью совместной работы разных типов компьютеров с одними и теми же данными. Виды совместимости:
Причины популярности ПК
- невысокая стоимость;
- простота использования, обеспеченная диалоговым и интерактивным взаимодействием с программами, их удобным интерфейсом (меню, пиктограммы и т.п.);
- персональность, т.е. возможность взаимодействия без посредников и ограничений;
- высокие возможности по обработке информации;
- возможность и простота ремонта;
- возможности расширения и адаптации к особенностям применения компьютеров, когда один и тот же компьютер может быть оснащён различными периферийными устройствами и разным ПО;
- наличие программного обеспечения, охватывающего почти все сферы человеческой деятельности;
- наличие систем для разработки новых программ.
Открыл и обосновал почти все основные принципы
архитектуры современных
(в течение 70 лет, после его смерти работу продолжил его сын) такую машину (названную им аналитической) на базе
механических устройств. Основоположник
Аналитическая машина Бэббиджа(19в)
1830-1846 гг. Чарльз Беббидж разрабатывает проект Аналитической машины - механической универсальной цифровой вычислительной машины с программным управлением (!). Машина состоит из пяти устройств - арифметического устройства (АУ), запоминающего устройства (ЗУ), устройства управления (УУ), ввода и вывода (все как в первых ЭВМ, появившихся 100 лет спустя). АУ строилось на основе зубчатых колес Для ввода программы и данных использовались перфокарты . Предполагаемая скорость вычислений: сложение и вычитание за 1 сек, умножение и деление - за 1 мин.
По сохранившимся описаниям и чертежам энтузиасты из Лондонского музея науки построили эту машину и она состояла из 4 тыс. стальных деталей и весила 3 тонны
Первый станок с числовым программным управлением – ткацкий станок Жаккара (1804 г.)
В 1801 году француз Жозеф-Мари Жаккар сконструировал ткацкий станок, который является первым станком с числовым программным управлением.
Перфокарты – маленькие кусочки картона с пробитыми в них отверстиями – вставлялись в станок, который считывал закодированный этими отверстиями узор и переплетал нити ткани в соответствии с ним.
Такая ткань называется с тех пор жаккардовой.
Этот станок приводился в действие водяным колесом; он на 140 лет старше первого компьютера.
Ада Байрон, леди Лавлейс, дочь поэта Байрона, первая женщина-программист (1815–1852 гг.)
Сотрудница Беббиджа. Заложила вместе с ним основы программирования.
Автор первой работы по программированию.
Единственная работа Ады Лавлейс, С ней она вошла в историю науки
Программа - это запись алгоритма решения задачи в виде последовательности команд или операторов языком, который понимает компьютер. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами. Для нормального решения задач на компьютере нужно, чтобы программа была отлажена, не требовала доработок и имела соответствующую документацию. Поэтому, относительно работы на компьютере часто используют термин программное обеспечение (software), под которым понимают совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией.
Читайте также: