Основы информатики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кодированием называется представление символов одного алфавита средствами другого алфавита.

Алфавит содержащий два символа называется двоичным (часто их обозначают как 0 и 1).

Величина способная принимать только два различных значения называется битом.

Для кодирования алфавитов, содержащих более 2-х символов используются последовательности символов двоичного алфавита.

Последовательность из восьми двоичных разрядов принято называть байтом.

Техническим носителем информации в ЭВМ является ячейка памяти, состоящая из совокупности простейших элементов, каждый из которых может находиться в одном из двух возможных состояний (обозначаемых как 0 и 1). Ячейка памяти может содержать различное число простейших элементов. Обычно количество элементов в ячейке кратно 8.

1 гигабайт (гб) = 230 байт =

Машинным кодом (или просто кодом) называется совокупность 0 и 1, которую может хранить ячейка памяти.

Код длиной в 2 байта называется полусловом,

код длиной в 4 байта называется словом,

код длиной в 8 байта называется двойным словом.

Идея использования программного управления для построения автоматического вычислительного устройства впервые была высказана английским математиком Чарлзом Бэббиджем еще в 1833 г.

Идея программного управления получила дальнейшее развитие в работах американского ученого Джона фон Неймана.

В результате в 1945 году была построена первая вычислительная машина, а с 1953 года началось серийное изготовление ЭВМ.

Устройства ввода (например клавиатуру) для ввода программ и данных в ЭВМ;

- Устройства вывода (например монитор, принтер и т.п.) для вывода данных из ЭВМ;

- память - устройство для хранения информации.

Все ячейки памяти пронумерованы. номер ячейки памяти называется адресом.

процессор - это устройство, способное выполнять некоторый заданный набор операций над данными и вырабатывать значения заданного набора логических условий над этими данными. Процессор состоит из устройства управления (УУ) и арифметико логического устройства (АЛУ).

УУ предназначено для выполнения команд и управления работой ЭВМ при выполнении отдельной команды.

АЛУ предназначено для выполнения арифметических и логических операций, набор которых определяется системой команд, принятой для данного типа ЭВМ.

Программа - это алгоритм решения задачи, представленный в форме понятной ЭВМ.

В основе ЭВМ лежит два фундаментальных принципа Дж. Фон Неймана.

1 Принцип хранимой в памяти программы. Согласно этому принципу программа, закодированная в цифровом виде хранится в памяти ЭВМ наряду с числами (данными). В командах указываются не сами числа, участвующие в операциях, а адреса ячеек памяти, в которых они находятся.

Пример команды

где КО - код операции; А1 - адрес первого операнда; А2 - адрес второго операнда; А3 - адрес ячейки памяти в которую надо поместить результат.

Чтобы решить другую задачу не требуется изменять аппаратуру. Достаточно ввести в память другую программу и данные. 2.Принцип произвольного доступа к основной памяти. Согласно этому принципу процессору в произвольный момент времени доступна любая ячейка памяти.

В соответствии с этими принципами ЭВМ следующим образом решает задачу.

1.Программа в виде последовательности команд в закодированном виде (машинная программа) размещается в памяти ЭВМ.

2. В памяти также размещаются и все данные которые использует программа.

3.Процессор считывает из памяти очередную команду, УУ расшифровывает ее и определяет кто должен ее выполнять (УВВ, АЛУ,). Если это команда арифметического типа, то управление передается АЛУ, которое определяет какую операцию и над какими данными надо выполнить. Затем АЛУ извлекает из памяти значения данных и выполняет указанную операцию. После передачи результата в память АЛУ сообщает УУ, что можно выполнять следующую команду.

Для вычислений непосредственно в десятичной системе используется двоично-десятичная кодированная система. При этом каждая цифра десятичного числа кодируется четырехразрядным двоичным кодом, как показано ниже:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001

Для изображения чисел в этой системе используется 10 арабских цифр (0 - 9) и 6 букв латинского алфавита: A B C D E F.

Соответствие цифр 16-ричной системы десятичным значениям и их двоичные эквиваленты имеют вид

0 1 2 3 4 5 6 7 8

0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000

9 A B C D E F

1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

Для перехода из 16-ричной системы в двоичную достаточно каждую 16-ричную цифру заменить на ее двоичный эквивалент. Например, число(52F,8A)16 в двоичной системе запишется в виде

Для обратного перехода {(Х)2 (Х)16} необходимо двигаясь от запятой влево и вправо разбить двоичное число на тетрады, дополнив в случае необходимости крайние группы нулями и заменить двоичные тетрады их 16-ричными эквивалентами. Для обратного перехода {(Х)2 (Х)16} необходимо двигаясь от запятой влево и вправо разбить двоичное число на тетрады, дополнив в случае необходимости крайние группы нулями и заменить двоичные тетрады их 16-ричными эквивалентами.

Пример 0010 0111 0110 , 1111 1000

2 7 6 , F 8

Достоинствами 16-ричной системы являются: компактная форма записи чисели и изображение числа в кодированной системе совпадает с его значением в двоичной системе счисления.

Применение 16-ричной системы позволяет ускорить переход

(Х)10 --> (Х)2 ,

так как быстрее делается переход

(Х)10 (Х)16 (Х)2.

Машинный код обрабатываемой информации (данные) называется операндом. По смысловому содержанию операнды делятся на символьные и числовые. Перевод дробной части делается иначе. Для перехода (Х)10 в (Х)К дробной части исходного числа необходимо последовательно умножать исходное число и получающиеся дробные части на основание новой системы и взять целые части в порядке их получения.

Для представления чисел в ЭВМ используются две формы: с фиксированной точкой (естественная) и с плавающей точкой (полулогарифмическая). Структура ячейки памяти с фиксированной точкой приведена на рис.1.2.1. В этой форме положение точки, отделяющей целую часть числа от дробной, фиксируется справа от младшего разряда целой части. Левое поле используется для записи целой части числа. Нулевой разряд предназначен для знака числа.

Эта форма широко используется для хранения целых чисел. Предполагается, что точка зафиксирована справа от младшего разряда. Максимальное число, которое можно записать в такую ячейку памяти равно

2n - 1 .

Обычно используются ячейки памяти длинной 1 байт, 2 байта, 4 байта.

Недостатком этой формы является малый диапазон представления чисел.

Схема

Форма с плавающей точкой основывается на изображении числа в виде

Х = Р , М ,

что соответствует записи числа в форме



Схема

Х = М SP ,

где S - основание системы счисления,

Р - порядок числа Х,

М - мантисса числа Х.

Положение запятой в мантиссе определяется величиной порядка Р. С изменением порядка запятая смещается влево или вправо, то есть плавает в изображении числа. Обычно мантисса числа с плавающей точкой представляется в 16-ричной системе.

Нормализованной называется форма, в которой целая часть мантиссы равна 0, а первая цифра дробной части - значащая.

Пример ненормализованная форма 25,6 106нормализованная форма 0,256 108

В 16 - системе счисления первая цифра мантиссы должна лежать в диапазоне 0001 - 1111 .

Нормализованное представление позволяет сохранить в разрядной сетке максимальное количество значащих цифр и следовательно сохраняет неизменной точность чисел.

Нормализация проводится путем простого сдвига мантиссы на четыре разряда и соответствующего изменения порядка на 1. Если мантисса оказывается равной нулю в процессе нормализации, то этот случай классифицируется как потеря значимости и приводит к ситуации прерывании вычислительного процесса.

Обычно порядки всех чисел сдвигают в положительную область, поэтому в ячейке хранится только знак мантиссы. Часть ячейки памяти в которой хранится сдвинутый порядок принято называть характеристикой.

Операции над числами с плавающей точкой: при сложении и вычитании - выравнивание порядков и операция над мантиссами; при умножении или делении - сложение (вычитание) порядков и операция над мантиссами. В случае необходимости после выполнения операции над мантиссами осуществляется их нормализация.

Операции с целыми числами

При сложении и умножении целых чисел возможен перенос из старшего разряда ячейки памяти в знаковый разряд. При этом значение числа будет совсем не тем, которое ожидал программист. ЭВМ не контролирует целые числа на допустимый диапазон значений, поэтому программист должен сам принимать меры для контроля подобных ситуаций.

Операции с вещественными числами.

При выполнении операций сложения и умножения с вещественными числами возможны ситуации, когда все разряды порядка уже содержат единицы и при нормализации мантиссы надо добавить к порядку еще одну единицу. В этом случае возникает ситуация прерывания, которая называется ситуацией "переполнения порядка", при этом программа снимается с выполнения.

Аналогично, при выполнении операций вычитания и деления с вещественными числами возможны ситуации, когда все разряды порядка уже содержат нули и при нормализации мантиссы надо вычесть из порядка еще одну единицу. В этом случае возникает ситуация прерывания, которая называется ситуацией "исчезновения порядка".

Успехи инженеров фирмы IBM в области РС были обусловлены тем, что они в основу машины заложили два принципа: принцип "открытой архитектуры" и принцип совместимости программного обеспечения (ПО).

1981 г. начался серийный выпуск настольных ЭВМ, которые получили название IBM PC.

Суть принципа открытой архитектуры заключается в том, что неизменяемая часть машины располагается на системной плате, а те устройства, которые могут изменяться располагаются на так называемых платах расширения, которые просто вставляются в соответствующие разъемы.

Принцип совместимости программного обеспечения (ПО).

Согласно этому принципу все новые устройства и программы должны быть совместимы по правилу "сверху - вниз", то есть последующие версии должны обслуживать и ранее существующие. Поэтому модернизировать свой компьютер мог любой пользователь.

Конструктивно РС содержит три блока: системный , монитор и клавиатуру. Основой РС является системный блок - в нем располагаются все основные компоненты: блок питания, накопители на магнитных дисках, платы расширения. На задней стенке системного блока имеются разъемы, с помощью которых можно подключить различные внешние устройства: принтер, мышь, сканер, сеть.

Схема

Общая шина - это система проводов и электронных схем, обеспечивающая передачу данных между устройствами с высокой скоростью. Вместо соединения устройств отдельными системами проводов используется одна система, к которой может быть подключено любое устройство. Состав общей шины.

Питание - для подачи различных напряжений на устройства.

Шина данных - предназначена для передачи данных (операндов) в параллельном коде. Адресная шина.

Предназначена для передачи адресов ячеек памяти. Количество проводников в этой шине определяет размер адресуемой памяти: Шина управления предназначена для передачи сигналов управления между устройствами.

Главными характеристиками общей шины являются:

- разрядность шины данных - определяет количество разрядов данных передаваемых параллельно;

скорость передачи данных через шину (определяется конструкцией и электронными схемами, входящими в шину). Центральный процессор содержит непосредственно процессор, сопроцессор для арифметики с плавающей точкой и дополнительную быстродействующую память.

Кэш-память. Кэш - память (от Cache-убежище, склад) - это сверхоперативная память для временного хранения данных в процессоре с временем доступа в несколько раз меньше, чем время доступа к основной оперативной памяти. В современных РС процессор обычно содержит два вида кэш-памяти: кэш - память для данных и кэш-память для команд. Память РС

ПЗУ - постоянное запоминающее устройство (ROM - Read Only Memory - память только для чтения). В ПЗУ хранится набор программ, который называется базовой системой ввода/вывода (BIOS - от Basic Input Output System). BIOS содержит три класса программ:

тесты для проверки РС при включении;

аппаратные драйверы (для операционной системы);

программа для установки параметров BIOS и аппаратной конфигурации РС.

2. ОЗУ - оперативное запоминающее устройство или коротко RAM (Random Access Memory - память с произвольным доступом). Это временная память, то есть данные хранятся в ней только до выключения компьютера. ОЗУ является основной памятью, в ней хранятся программы и обрабатываемые данные во время выполнения программ.

5.Промежуточное положение между ними занимают системы программирования - они предназначены для создания программ как системных, так и прикладных. В настоящее время наиболее широкое распространение получили системы программирования: Турбо Паскаль (ТР); Delphi; C++; Visual Basic (VB).

Основными функциями операционная система являются:

распределение ресурсов ЭВМ;

запуск прикладных программ на выполнение;

обработка запросов программ на выполнение операций ввода - вывода;

осуществление диалога между пользователем и ЭВМ;

проверка правильности выполнения всех действий ЭВМ.

ОС называется многозадачной, если она обеспечивает такой режим работы ЭВМ, при котором в течение некоторого отрезка времени одновременно (автоматически) выполняется несколько задач одного или нескольких пользователей.

Схема

процессор аппаратный драйвер

ОС называется многопользовательской, если она обеспечивает возможность работы одного процессора с несколькими мониторами и клавиатурами так, чтобы одновременно с одной ЭВМ могли работать несколько пользователей. Примером такой ОС является ОС UNIX.

Основным средством оперативного отображения информации в ЭВМ является монитор, который может работать в текстовом или графическом режиме.

В графическом режиме экран монитора разбивается на большое количество точек (640х480, 800х600, 1280х1024, 1024х768, 1600х1200, 1800х1350, 1920х1440, 2048х1536). Программно можно управлять светимостью и цветом каждой точки, что позволяет строить в любом месте экрана различные изображения. Такой режим работы монитора называется графическим режимом. Достоинства графического режима очевидны:

- можно отображать символы в любом месте экрана (а не на строго определенных позициях), причем для одного и того же символа можно использовать различные шрифты и цвета;

- можно изображать любые геометрические фигуры;

- можно использовать различные области экрана для управления работой программ, то есть появилась возможность организовать очень удобный интерактивный режим работы пользователя с конкретной

ВЗУ - внешнее запоминающее устройство. В настоящее время используется несколько типов внешних запоминающих устройств:

НМД - накопитель на магнитных дисках (винчестер, HDD -от Hard Disk Drive);

НГМД - накопитель на гибком магнитном диске(дискета). На дискету можно записывать данные и можно считывать с нее данные.

CD ROM - от Compact Disk Read Only Memory. Данные на этот накопитель записываются один раз, в дальнейшем можно только считывать с него данные.

Видеопамять. Это такая же память как и ОЗУ но конструктивно она размещается отдельно - на видеокарте и предназначена для отображения информации на экране монитора. В этой памяти формируется образ экрана. Эта память имеет две связи:

связь с общей шиной для записи информации в видеопамять; связь с монитором для передачи образа из видеопамяти на экран.

прикладной программой.

К настоящему времени разработано много различных ОС. В ПК наибольшее распространение получили ОС MS DOS и WINDOWS. Данная работа ориентирована на использование ОС MS DOS. Система MS DOS обеспечивает работу ЭВМ в текстовом режиме отображения информации (конечно, можно организовать работу монитора в графическом режиме и в ОС MS DOS, но для этого понадобятся специальные программы).

Для выполнения тех или иных действий в ОС MS DOS используется командный режим взаимодействия пользователя с ЭВМ. В этом режиме в нижней части экр имеется строка, в которой пользователь набирает команды. После нажатия клавиши ENTER ЭВМ выполняет соответствующие действия. Вся информация в ЭВМ хранится в файлах. Файл - это поименованная область памяти на носителе информации. В качестве носителей информации обычно используются жесткие диски, дискеты и т.п. Для систематизации файлов используется два принципа: принцип упорядочивания файлов по расширению имени и принцип каталогизации.

Каждый файл имеет имя. Обычно для обозначения файлов используют составные имена вида имя. расширение , MS DOS имена файлов могут иметь длину до восьми символов (расширение не более трех символов). В ОС WINDOWS имя может содержать до 255 символов. Строчные и прописные буквы в именах файлов не различаются. WINDOWS принято каталоги называть папками. Папка- это группа файлов на одном носителе информации, упорядоченных по какому - либо признаку. Вся внешняя память ЭВМ разбивается на ряд областей (их часто называют дисками или устройствами), обозначаемых буквами A,B,C.Путь - это средство для указания местонахождения файла в структуре папок относительно корневой папки. Разделителем между именами папок в пути является символ " \ " .Для упрощения работы с папками и файлами используются различные программы посредники между ОС и пользователем (обычно их называют операционными оболочками).Наиболее широкое распространение получили операционные оболочки семейства Norton Commander (NC). Недостатком ранних версий NC является

ОС WINDOWS- это многозадачная операционная система с графическим интерфейсом. Пользователь может открывать несколько программ и управлять порядком их выполнения. В ОС WINDOWS монитор работает в графическом режиме. Пользовательский интерфейс - это то, что видно на экране монитора при старте и во время работы системы, а также способы выполнения типовых операций.

В основе интерфейса лежат объекты :

- файлы программ, файлы данных;

- ярлыки, папки, каталог "рабочий стол", каталог "Главное меню";

- окна и рамки, ограничивающие рабочую область экрана;

- меню для выбора режимов работы и выполнения команд;

- кнопки для активизации тех или иных действий;

- диалоговые окна для взаимодействия с пользователем.

объекты на экране - рисованные. Инструментами для изменения свойств этих объектов являются мышь и клавиатура возможны четыре действия:

- одинарный щелчок (нажать и отпустить) левой кнопкой;

- одинарный щелчок (нажать и не отпускать) левой кнопкой;

- двойной щелчок левой кнопкой;

- одинарный щелчок правой кнопкой мыши.

Кнопками мыши :

- активизировать объект, выполнять различные действия (один щелчок);

-активизировать приложения (двойной щелчок по ярлыку);

- перетаскивать объект (нажать и протащить не отпуская);

- открывать контекстное меню (щелчок правой кнопкой).

Контекстное меню, это меню, которое, по мнению разработчиков ОС или прикладной программы, в данной пространственной точке и в данный момент времени будет полезно пользователю. Для просмотра свойств того или иного объекта Windows и действий, которые можно с ним выполнять, надо установить на объект указатель мыши, щелкнуть правой кнопкой мыши и из появившегося контекстного меню выбрать пункт "Свойства". На открывающихся вкладках можно изменять свойства объекта.

Особыми свойствами обладают два каталога: "Рабочий стол" и "Главное меню". После загрузки Windows на экране появляется "Рабочий стол", на котором размещаются различные графические объекты, изображающие программы, документы, различные устройства. В нижней части экрана располагается панель задач. С помощью кнопки "Пуск", расположенной в левом углу этой панели, можно открыть папку "Главное меню".

Основные особенности Длина имени файла вместе с расширением в может достигать 255 символов. Имя от расширения отделяется последней точкой (точки в имени разрешены). В имени и расширении нельзя использовать символы: и символ кавычек. При обращении к файлу строчные и прописные буквы неразличимы.

В именах можно использовать буквы как латинского, так и русского алфавитов. Имеется несколько зарезервированных слов, которые нельзя использовать в качестве имен файлов (эти имена присвоены определенным устройствам): AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, CON, CLOCK$, NUL.каждому файлу (программе, документу, папке) ставится в соответствие пиктограмма (часто называемая иконкой или значком). Пиктограмма представляет собой небольшую картинку, которая наглядно характеризует тип данного файла. Пиктограмма отображается на первом месте в любом списке файлов и папок. Ярлык представляет собой небольшую картинку, которую можно разместить в любом месте экрана. Ярлык предназначен для быстрого запуска (двойным щелчком по ярлыку) программы или открытия файла. В отличие от пиктограммы ярлык имеет маленький значок стрелки. При удалении ярлыка с объектом, на который он ссылается, ничего не происходит, он остается на своем месте. В составе WINDOWS есть ряд программ. К ним относятся: Проводник, Стандартные и Служебные программы. Программа проводник предназначена для управления файловой системой WINDOWS и обеспечения доступа к локальным и сетевым ресурсам. ПРОВОДНИК отображает содержимое папок, позволяет открывать, копировать, перемещать, удалять, переименовывать папки и файлы, запускать на выполнение программы, выводить на экран изображение дерева папок.

Окно проводник содержит заголовок, панель меню, информационную строку и две области, каждая из которых может иметь полосы прокрутки. В нижней части окна располагается строка состояния. В правом верхнем углу имеются кнопки управления размером окна (свертывания, восстановления и закрытия). В заголовке окна указывается имя папки, просматриваемой в данный момент времени. Панель меню содержит типичный набор пунктов: Файл, Правка, Вид, Сервис?

Рабочее поле окна проводника разделено на две области: в левой области (все папки) отображается структура вложенности папок (иерархия папок),в правой - содержимое папки, выделенной в левой области. Для перемещения по дереву папок можно использовать мышь, клавиши управления курсором и полосы прокрутки.

Если в папке находятся другие папки, то рядом с пиктограммой папки в левой области окна виден знак "+", расположенный внутри квадратика. Чтобы увидеть набор вложенных папок, надо один раз щелкнуть по знаку "+" (набор папок будет раскрыт в левой области окна). Щелчок по значку " - " убирает изображение папок более низкого уровня.

Папки могут содержать вложенные папки и файлы. Если один раз щелкнуть по самой папке, то в правой области окна появится список папок и файлов, находящихся в данной папке. Каждый файл снабжается пиктограммой, которая соответствует типу файла (следовательно, и расширению файла).

Программа Kodak Imaging позволяет просматривать, аннотировать и выполнять основные задачи обработки графических документов, включая факсы и отсканированные изображения.

Текстовый редактор WordPad предназначен для работы с небольшими документами. WordPad поддерживает форматирование документов с использованием различных шрифтов и стилей абзаца.

Блокнот предназначен для создания и редактирования текстовых файлов, не требующих форматирования и не превышающих по размеру 64 Кбайт. Блокнот работает только с файлами в формате "простой текст". Если файл требует форматирования текста или превышает по размеру 64 Кбайт, следует использовать текстовый редактор WordPad.

Калькулятор имеет два режима работы: обычный, предназначенный для простейших вычислений, и инженерный, который обеспечивает доступ ко многим математическим (в том числе и статистическим) функциям.

Программа Агент сжатия позволяет сжимать выбранные файлы с использованием настройки, заданной пользователем.

Программа дефрагментации позволяет ускорить выполнение программ за счет перераспределения файлов и неиспользуемого объема на жестком диске.

Программа проверки диска позволяет проверить жесткий диск (дискету, файлы, папки) на наличие логических и физических ошибок. После этого поврежденные области могут быть исправлены.

Программа очистки диска позволяет освободить место на жестком диске имеются средства для копирования и перемещения данных между документами, подготовленными в различных приложениях и имеющих разные форматы. Преобразование информации из одного формата в другой называется конвертированием. Для передачи данных из одного документа в другой используются буфер обмена и протокол связывания и внедрения объектов (OLE2.0). Буфер обмена это специальная область оперативной памяти, в которую можно записывать данные из различных приложений и из которой можно переносить данные в другие приложения. При записи данных в буфер обмена предыдущий набор данных стирается и на его место записывается копируемый набор данных. Данные в буфере обмена сохраняются только до выхода из ОС технология OLE2 позволяет реализовать два способа формирования составных документов - внедрение и связывание. При внедрении копируемый объект размещается в документе приемнике. При связывании в документе приемнике делается ссылка на копируемый объект. Достоинством этого способа является то, что размеры документа приемника практически не изменяются. Но при переносе документа приемника на другую машину надо переносить и документ источник.

Приложение Word Главное меню: "Файл, Правка, Вид, Вставка, Формат, Сервис, Таблица, Окно?"

Меню Файл предполагает выполнение операций над файлом данных как целого, а именно: открыть, сохранить, напечатать и др.

Меню Правка позволяет выполнить операции над частями данных, например, частью рисунка или текста и предполагает использование в работе буфера обмена (clipboard).

Меню Вид содержит команды связанные с формой представления рабочей страницы, а также позволяет отображать на экране различные панели инструментов.

Меню Вставка содержит команды, позволяющие вставлять в документ различные мелкие элементы (номер страницы, дату и время и т.п.), а также рисунки и другие объекты.

Меню Формат позволяет задавать параметры шрифта, абзаца, стилей.

Меню Сервис содержит команды, связанные с проверкой орфографии, грамматики, расстановкой переносов, заданием параметров и настройкой приложения, а также содержит команду, позволяющую создавать макросы (программы, создаваемые пользователем). Меню Таблица содержит команды, связанные с созданием и обработкой таблиц. (иногда присутствует как меню "Справка") обеспечивает доступ к справочной системе программы.

В интерфейсе современных программ широко применяются всплывающие подсказки (при задержке указателя мыши на 1-2 секунды на клавишах панелей инструментов выводится краткая справка). Дополнительные подсказки отображаются в строке состояния (внизу экрана) для некоторых клавиш панелей. Создание документа в приложении Word

Установка параметров страницы: команды Файл/Параметры страницы.

Установка параметров шрифта: команды Формат / Шрифт.

Набор текста.

Первая строка абзаца начинается с отступа. Для завершения абзаца необходимо нажать клавишу ENTER.

Замечание. Word запоминает команды пользователя, поэтому в любой момент времени можно отменить предыдущее действие.

Выделение фрагмента текста.

Проверка орфографии - щелкнуть по кнопке

Установка выравнивания и переносов. Для этого щелкнуть кнопкой мыши по кнопке (выравнивание по ширине) затем выполнить команды: СЕРВИС\ РАССТАНОВКА ПЕРЕНОСОВ и, в открывшемся окне, установить флажок "Автоматическая расстановка переносов".

Приложение VISIO

Приложение VISIO предназначено для создания технических рисунков (схем алгоритмов, структурных, функциональных и принципиальных схем радиоэлектронных устройств и т.п.).

Шаблон - это совокупность рабочей страницы, набора установок параметров этой страницы (размер страницы и сетки, ориентации страницы, параметров текста и т.п.) и набора трафаретов.

Трафарет - это набор форм (Shape), из которых можно построить рисунок определенного класса. Например, трафарет с именем FLOWCHART содержит формы, из которых строятся рисунки детальных схем алгоритмов.

Форма - это компонент рисунка, например, ромб, блок обращения к процедуре и т.п.

Шаблон может содержать несколько трафаретов. Трафареты располагаются в левой части экрана и имеют зеленое поле. Для обращения к определенному трафарету достаточно щелкнуть кнопкой мыши по имени трафарета. Создание рисунка в VISIO

Щелкнуть кнопкой мыши по соответствующей форме на трафарете и, не отпуская кнопку, перенести форму на рабочую страницу. Отпустить кнопку мыши. На странице появится выделенная форма. Признаком выделения является наличие квадратиков на контуре формы. Потянув за квадратик мышью можно изменять соответствующий размер формы. Выделенную форму можно перемещать в любое место в пределах страницы. Для этого надо установить указатель мыши на выделенную форму, щелкнуть кнопкой мыши и, не отпуская ее, переместить форму в нужное место.

Для снятия выделения достаточно щелкнуть мышью по свободному полю страницы. Для выделения формы надо просто щелкнуть по ней кнопкой мыши. Можно заметить, что невыделенная форма имеет ряд фиолетовых засечек, это рекомендуемые точки подключения соединителей (линий). Засечки притягивают курсор мыши как магнитики, что облегчает позиционирование курсора.

Для создания соединений надо:

щелкнуть кнопкой мыши по кнопке на панели инструментов;

подвести курсор мыши к начальной точке соединения на фигуре (фиолетовая засечка);

нажать кнопку мыши и, не отпуская ее, протащить указатель мыши к конечной точке соединения. Отпустить кнопку мыши.

Создание текстовых надписей

В любом месте рабочей страницы и внутри форм можно включать последовательности символов (текст). Для этого необходимо:

щелкнуть кнопкой мыши по кнопке ;

установить требуемый формат в полях Font и Font Size;

щелкнуть кнопкой мыши в том месте страницы, где надо сделать надпись - появится область выделения и черный мигающий курсор;

снять выделение и откорректировать размер шрифта или формы так, чтобы текст не выходил за пределы формы.

Приложение MathType

Приложение MathType предназначено для создания математических формул. Окно MathType содержит главное меню, панель трафаретов и символов и рабочее поле. Трафарет - это фрагмент математической формулы специального вида (переменная с индексом или степенью, корень, дробь и т. п.). Для создания фрагмента формулы надо выбрать соответствующий трафарет и ввести символы с клавиатуры или щелкнуть по требуемому символу на панели (символы греческого алфавита и специальные математические символы). После набора формулы в редакторе ее надо выделить, скопировать и вставить в документ.

10.Определенность - означает, что алгоритм составляется таким образом, чтобы его выполнение было однозначно осуществимо во всех деталях и не допускало бы никаких свободно принимаемых решений.

Массовость - означает, что алгоритм применим ко множеству наборов исходных данных (можно решать класс задач). Результативность - означает получение результата через конечное число шагов. Если вычислительный процесс по своей природе не обладает свойством конечности, то при построении алгоритма свойство конечности реализуется с помощью специальных алгоритмических приемов.

Требования:

1. Алгоритм должен правильно решать задачу.

2. Затраты времени и усилий на разработку алгоритма и отладку программы должны быть минимальными.

3. Затраты времени на выполнение алгоритма и требуемый объем памяти должны быть минимальными.

4. Реализация алгоритма должна быть легка для понимания, проста для доказательства и удобна для модификации в случае изменения задания.

Существует несколько способов изображения алгоритмов: словесная формулировка алгоритма; запись на псевдокоде; представление алгоритма в виде совокупности геометрических фигур (схема алгоритма). При записи алгоритма на псевдокоде используется определенный набор ключевых слов на английском языке, что существенно затрудняет понимание алгоритма.

Схема алгоритма - это совокупность геометрических фигур соединенных линиями. Фигуры обозначают операции над данными , а линии указывают порядок выполнения операций.

Правила составления схем алгоритмов:

- схема алгоритма изображается таким образом, чтобы процесс решения задачи развивался сверху вниз, то есть начало алгоритма изображается вверху, а конец внизу;

-каждый блок имеет только один вход, входить в блок можно только сверху, а выход вниз;

- если линия направлена сверху вниз или слева направо, то стрелку можно не ставить. Набор фигур и правила составления схем алгоритмов определяют ГОСТы. Наиболее часто используется следующий набор блоков. Блоки "Пуск" и "Останов" (рис.3.5.2). В блоке "Пуск" записывается слово "начало", этот блок располагается в самом начале алгоритма. Блок "останов" является последним блоком алгоритма, в нем записывается слово "конец". 2 Блок "Процесс" (рис.3.5.3) предназначен для оформления операторов присваивания. В этом блоке записывается один или несколько операторов присваивания (рис.3.5.3б). 3. Блок "Ввод - вывод" (рис.3.5.4) предназначен для указания операций ввода и вывода данных. При организации ввода данных в этом блоке записывается слово "ввод" и далее список имен вводимых данных. 4.Решение . С помощью этого блока осуществляется разветвление по двум путям. Если результат имеет значение "Истина", то процесс продолжается по пути "Да", иначе выполняются операторы по пути "Нет". 5. Предопределенный процесс. Этот блок предназначен для обращения к подпрограмме процедуре. Для повышения наглядности схемы алгоритма на свободном поле можно указывать комментарии в виде текста, ограниченного квадратной скобкой. Место к которому относится комментарий, указывается пунктирной линией.

Обычно используют два типа схем алгоритмов: укрупненные и детальные. В укрупненных схемах алгоритмов блоки изображаются в виде прямоугольников, в которых записываются функции.

Алгоритм, операции в котором соответствуют операциям языка программирования называется детальным. Так как различные языки имеют различные наборы операций, то и степень детализации алгоритма может быть различна. Данные - это информация в виде символов и чисел, которая подвергается обработке или используется в процессе обработки. Все данные делятся на входные, выходные и внутренние данные. Фундаментальное свойство - для каждого типа данных определен свой набор операций. Входными называются данные, значения которых вводятся в программу извне. Выходными называют данные, значения которых получаются в результате решения задачи и выводятся на внешний носитель информации. К внутренним относятся данные, которые используются внутри алгоритма.

Данные делятся на константы и переменные. Константы - это данные, которые не изменяются в процессе выполнения алгоритма.

Переменные - это данные которые в процессе выполнения алгоритма могут принимать различные значения. Переменные обозначаются именами. Обычно имя переменной - это последовательность букв и цифр начинающаяся с буквы. Во всех языках программирования можно использовать арифметические, логические, символьные данные и данные типа массив. Ко всем этим данным применима операции сравнения и присваивания.

При построении алгоритмов можно использовать следующие операции сравнения:

Результат выполнения этих операций логического типа.

Общая форма операции присваивания в схемах алгоритма имеет вид

Р = В,

где Р - имя простой переменной или переменной с индексами; В - выражение. Общая форма операции присваивания в схемах алгоритма имеет вид

Р = В,

где Р - имя простой переменной или переменной с индексами; В - выражение. Символ " = " в операции присваивания имеет смысл "заменить на" или "присвоить". Правило. При разработке алгоритмов разрешается применять операцию присваивания только в случаях, когда Р и В относятся к одному классу данных (арифметических, логических или символьных). К арифметическим относятся данные, которые имеют числовые значения. Различают данные вещественного и целого типа. Значениями данных целого типа являются числа без дробной части. К данным вещественного типа относятся константы и переменные с дробной частью, причем дробная часть может равняться нулю. Особенностью логических данных (констант и переменных) является то, что они могут принимать только два значения True (истина) и False (ложь), которые обычно отождествляют с символами 1 и 0.

К логическим данным можно применять три логические операции: логическое умножение (операция И), логическое сложение (ИЛИ), логическое отрицание (НЕ). Символьные данные представляют собой последовательности любых допустимых символов, имеющихся на клавиатуре устройств подготовки данных. Константы символьного типа записываются как последовательности символов, заключенные в апострофы. Если символьная константа содержит апострофы, то они обозначаются двумя апострофами, например константа Транзистор 'KT315A' запишется в виде ' Транзистор ''KT315A''.Пробел в символьных данных также является символом. Все символы пронумерованы, к ним можно применять операции сравнения.

Операция сцепления предназначена для соединения символьных данных в одну строку. Эта операция обозначается символом +. В результате выполнения операции сцепления получается строка символов, длина которой равна сумме длин операндов, связанных операцией сцепления. СА ='ТОК__' , СВ = 'БАЗЫ_' , то в результате выполнения операции СА + СВ получим 'ТОК__БАЗЫ_' Массив - это группа переменных, имеющих одинаковые характеристики (тип, длину ячейки памяти). вектор или матрица. Отдельная переменная из массива называется элементом массива. Массивы обозначаются именами, а отдельные элементы массива - переменными с индексами, имеющими вид:

имя массива (индекс, индекс,).Например, запись вида ВТ(2,4) обозначает элемент массива, находящийся на пересечении 2-ой строки и 4-го столбца, а запись Р(К) означает К-й элемент. Размерность - это количество индексов в массиве. Различают одномерные, двумерные. Размер - это количество элементов в массиве. Размер массива равен произведению максимальных значений его индексов. Для хранения массива а памяти ЭВМ отводится отдельная группа ячеек памяти, в которой элементы массива располагаются последовательно в порядке возрастания номеров. Эта группа ячеек как раз и обозначается именем массива, поэтому в использование ряда правил и ограничений на допустимые конструкции алгоритма;

- применение метода проектирования «сверху вниз» при разработке алгоритма;

- использование специальных приемов при составлении программы для повышения ее читабельности (сдвиг функционально законченных фрагментов программы друг относительно друга, включение комментариев и т.п.).

- применение метода параллельной разработки алгоритма и программы.

Кроме требований рассмотренных выше СП накладывает следующие ограничения на алгоритм:

- алгоритм решения задачи должен представлять собой совокупность только допустимых конструкций;

- схема алгоритма должна содержать минимальное число параллельных ветвей; каждый функционально законченный фрагмент алгоритма должен иметь только один вход и один выход;

каждая подпрограмма должна выполнять только одну функцию и причем целиком. Теоретические основы СП были разработаны еще в 1965 г. В соответствии со структурной теоремой итальянских математиков К. Бом и Г. Джакопини, всякий алгоритм, а следовательно и программа могут быть построены с использованием только трех управляющих структур:

- следование;

- развилка; - повторение. В структурном программировании используется еще и конструкция ВЫБОР. Конструкция следование изображается в виде последовательности функциональных блоков, соединенных стрелками, и означает, что управление передается от предыдущего блока к последующему. Аналогично последовательность функциональных блоков может быть заменена одним функциональным блоком. Это важное свойство конструкций СП позволяет легко делать преобразования алгоритма. Конструкция развилка. Эта управляющая конструкция предназначена для выбора одного из двух возможных альтернативных путей выполнения алгоритма в зависимости от некоторого условия РВ любом случае после выполнения той или иной функции управление передается к одной точке выхода данной конструкции. Допускается, что одна из ветвей конструкции РАЗВИЛКА может быть пустой, обычно пустой делают ветвь по пути НЕТ.

Схема

Конструкция выбор. предназначена для оформления фрагментов алгоритма, в которых вычислительный процесс в некоторой точке разветвляется по нескольким параллельным путям.МВ1, МВ2 …MBn - метки вариантов. В зависимости от значения управляющей переменной (СВ) управление передается функции, метка варианта которой совпадает со значением селектора варианта СВ. Конструкция Повторение предназначена для обозначения многократно повторяющихся действий. Такие процессы принято называть циклическими.

Главная особенность этой конструкции состоит в том, что если условие Р ложно при входе в эту конструкцию, то тело цикла не выполняется ни разу. Конструкцию цикла с постусловием целесообразно использовать, когда заранее известно, что функция реализуемая в теле цикла должна выполняться обязательно хотя бы один раз. При разработке алгоритма методом СП работа выполняется в два этапа.

Сначала функциональные блоки дробятся на более мелкие части с помощью конструкций СП. На этом этапе необходимо придумать, в какой последовательности выполнять функции и как крупную функцию разбить на более мелкие функционально законченные части. Этот процесс продолжается до тех пор, пока в алгоритме не останутся достаточно простые функции, для реализации которых надо использовать численные методы математики или другой области науки, либо самому придумать те или иные алгоритмические приемы.

На втором этапе разрабатываются алгоритмы полученных элементарных функций. Здесь надо придумать, как представить тот или иной метод реализации функции в виде схемы лгоритмах нельзя использовать одно и то же имя для обозначения простой переменной и массива. Главным достоинством данных типа массив является доступ к отдельным элементам массива путем изменения индекса. Это позволяет организовывать обработку массивов в виде циклических процессов. Циклом называется такой участок алгоритма, на котором многократно выполняются одни и те же операции, но каждый раз эти операции применяются к различным данным.циклом с предусловием, так как сначала осуществляется проверка условия окончания цикла и только после этого выполняется тело цикла циклом с постусловием, так как сначала выполняется тело цикла, а затем проверяется условие окончания цикла.

В основе операции последовательного суммирования лежит правило выполнения операции присваивания, согласно которому при выполнении на ЭВМ выражения

S = S + A

сначала вычисляется выражение записанное в правой части, а затем полученное значение заносится в ячейку памяти, отведенную для хранения переменной, записанной в левой части выражения.

Использование операции позволяет построить эффективные алгоритмы в виде циклического процесса при решении многих задач:

вычисление сумм рядов;

суммировании элементов массивов;

численном расчете интегралов и т. п.

В основе операции последовательного умножения лежит выражение вида

Р = Р * В

То есть после умножения переменной Р на некоторое значение В результат заносится в ячейку памяти, отведенную для хранения переменной Р. Использование выражения в циклическом процессе позволяет построить эффективные алгоритмы возведения переменной в степень, вычисления факториала, возведения ( - 1) в степень, вычисления произведений, вычисления полиномов и т.п.

Очевидно, что до цикла должно быть определено начальное значение умножаемой переменной ( Р ), причем оно не должно быть равно нулю.

Перестановка данных.

упорядочение элементов массива в возрастающем или убывающем порядке;

перестановка строк или столбцов двумерного массива по определенному правилу (при решении систем уравнений) и т.п.

Любую перестановку значений осуществляют через вспомогательную переменную, которую используют для временного запоминания одного из переставляемых значений. Например, для перестановки значений переменных А и В достаточно выполнить следующие операции:

Р = А; А = В ; В = Р



Перестановку значений элементов массива также осуществляют через простую переменную. Например, после выполнения фрагмента

Т = У(К); У(К) = У(М) ; У(М) = Т

значения элементов У(К) и У(М) поменяются местами.

Массив - это упорядоченный набор фиксированного количества некоторых значений одного типа В ТР отдельный элемент массива обозначается индексированной переменной вида:

имя массива [индекс, индекс,….]При объявлении массива необходимо указать тип элементов массива и тип индекса. Элементы массива могут быть всех тех типов которые мы рассматривали (Real, Char, Integer, …).

Наиболее часто в качестве типа индекса используется тип диапазон.

Данные типа массив можно объявить двумя способами:

- объявить массив сразу в разделе описания переменных;

- в разделе типов объявить идентификатор типа, а затем использовать его для описания массива в разделе переменных.

Обычно при описании структурных переменных используется второй способ.

Форма объявления в этом случае имеет вид:

Type идт = Array [диапазон] Of тип элементов массива;

Var список Имен массивов : идт ; .Здесь идт - идентификатор типа; Array (массив) и Of (из) - зарезервированные слова

Пример.

Type Rm1 = Array [ 1 . . 50 ] Of Integer;

Rm2 = Array [1 . . 80, 1 . . 5 ] Of Extended;Массив можно объявить сразу в разделе переменных, но такой массив нельзя будет передавать через список параметров подпрограмм.

Пример: Var Msa, Fm : Array [ 1 . . 50 ] Of Integer; двумерный массив можно представить в виде плоской двумерной таблицы, состоящей из строк и столбцов. Например, двумерный массив У из шести элементов можно представить в виде таблицы, содержащей две строки и три столбца: У11 У12 У13 У21 У22 У23 .

Элемент двумерного массива также как и в случае одномерного обозначается индексированной переменной, которая имеет два индекса, например У(К,М),

Где К - номер строки; М - номер столбца. При перемещении по строке изменяется второй индекс, а при смещении по столбцу изменяется первый индекс.

Схема

Основная причина использования двумерных массивов - высокая наглядность и возможность построения компактных циклических алгоритмов для обработки этих массивов. Для решения задач связанных с обработкой двумерных массивов возможны 4 варианта:

обработка по строкам;

обработка по столбцам,

цикл с предусловием;

цикл с постусловием.

На рис.3.10.5 приведен общий вид алгоритма обработки двумерного массива по строкам и циклом с предусловием. Алгоритм представляет собой два циклических процесса, причем один цикл вложен в другой. Параметром внутреннего цикла является переменная m. Этот цикл обеспечивает обработку элементов строки (в процессе выполнения цикла изменяется второй индекс). Параметром внешнего цикла является переменная k. Этот цикл обеспечивает переход к очередной строке. Пример. Составить фрагмент

Начиная с первого столбца суммируем элементы столбца и заносим полученное значение в одномерный массив. Затем переходим к следующему столбцу и снова суммируем.

Будем использовать следующие обозначения:

KS - количество столбцов; ST - количество строк;

K - счетчик строк; M - счетчик столбцов;

S - простая переменная для накопления суммы элементов столбца;

SUMST - одномерный массив для хранения сумм элементов столбцов.

Схема алгоритма решения этой задачи приведена на рис.3.10.6.

В математике существуют итерационные вычислительные процедуры, имеющие алгоритмический характер, но не обладающие свойством конечности. Численный метод, в котором производится последовательное, шаг за шагом, уточнение первоначально грубого приближения называется методом итераций. Каждый шаг в таком методе называется итерацией. Итерационные процедуры описывают бесконечный вычислительный процесс. Алгоритм, реализующий в чистом виде такую процедуру, не представляет практического интереса, так как он не обладает свойством результативности. Однако если процесс прервать искусственно, например, введя условие вида "Закончить вычислительный процесс, когда погрешность результата будет меньше некоторого заданного малого числа", то получится алгоритм вычисления с заданной погрешностью. На этом принципе основан общий метод построения многих вычислительных процессов: строится бесконечный, сходящийся к некоторому решению процесс; он обрывается на некотором шаге и полученное значение результата принимается за приближенное решение рассматриваемой задачи. Очевидно, что точность полученных результатов в такой вычислительной процедуре зависит от числа шагов. При этом возникает проблема, связанная со способом определения текущей пегрешности (обозначим ее ЕТ). Замечание. При проведении расчетов на ЭВМ с использованием вещественных чисел результаты вычислений всегда получаются приближенными. Это связано с наличием погрешности округления Е0 вещественных чисел, обусловленной конечной длинной мантиссы. Погрешностью Е0 можно управлять путем изменения длины ячеек памяти, используемых для хранения переменных вещественного типа. Обычно эта погрешность настолько мала, что ею можно пренебречь. Поэтому при рассмотрении указанных выше алгоритмов нас будет интересовать только текущая погрешность, обусловленная методом решения задачи.

Арифметическим называется циклический процесс для которого заранее известно количество циклов. К итерационным относятся циклические процессы, для которых заранее неизвестно, сколько циклов надо выполнить, и только в процессе выполнения цикла выясняется, когда он закончится. Алгоритмы, использующие принудительное окончание вычислительного процесса по текущей погрешности, реализуются в виде итерационных циклических процессов. Недостатком итерационного цикла является то, что он может потерять свойство конечности из-за ошибок в данных. Для повышения надежности программы в подобных циклах необходимо предусматривать средства контроля количества циклов.

С этой целью обычно итерационный цикл преобразуют в арифметический путем ограничения количества циклов достаточно большим числом. Если решение не будет найдено за установленное максимальное число шагов, то цикл завершается и вырабатывается признак ошибки. Этот признак можно использовать для принятия решения о дальнейшем ходе вычислительного процесса и, в частности, для вывода соответствующего диагностического сообщения. Пусть ЕЗ - заданная погрешность. Тогда итерационный цикл прекращаем как только выполнится условие

| ЕТ | < | ЕЗ |

При этом возникает проблема - как определить текущую погрешность ЕТ . В данном случае возможны две ситуации.

Ситуация 1 - для вычисления ЕТ известна аналитическая формула. Такая ситуация имеет место, в частности, при вычислении сумм рядов и решении нелинейных уравнений.

Ситуация 2 - нет аналитической формулы для определения текущей погрешности. Такая ситуация имеет место при численном расчете интегралов, численном решении дифференциальных уравнений и т.п. В этом случае можно использовать алгоритмический метод определения ЕТ, а именно, в качестве текущей погрешности брать разность значений искомой функции на двух соседних итерациях, то есть итерационный процесс продолжать до тех пор пока не выполнится условие