Программный принцип управления компьютером

 

В XIX веке английским математиком и инженером Чарльзом Бэббиджем был разработан проект вычислительной машины, которая предназначалась для автоматического проведения длинных цепочек вычислений. Конструкция его аналитической машины включала 50 тысяч деталей: зубчатых колес, рычагов и пружин, взаимодействовавших определенным образом. Совершенствуя и уточняя конструкцию машины, Бэббидж первым смог выделить необходимые для ее работы части:

- устройство для хранения чисел, как исходных, так и получающихся в результате вычисления;

- специальный вычислительный блок -- процессор;

- устройство для ввода и вывода информации.

В качестве средства хранения информации в аналитической машине использовалась перфокарта -- картонная прямоугольная пластина с рядами пробитых в ней дырочек. Каждый ряд состоял из двух частей, разделенных столбцом, содержащим отверстия во всех рядах. Первая часть представляла собой запись числа, вторая -- код команды, указывающей, что делать с числом.

В созданной Бэббиджем аналитической машине присутствовала хранимая в памяти машины программа ее работы. Меняя программу (перфокарту), можно было изменять порядок вычислений, то есть переходить от одной задачи к другой.

Главной особенностью конструкции этой машины 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;

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 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.

Структура программного обеспечения ПК

Программное обеспечение

Совокупность программ, предназначенная для решения задач на ПК, называется программным обеспечением. Состав программного обеспечения ПК называют программной конфигурацией.

Программное обеспечение, можно условно разделить на три категории:

- системное ПО (программы общего пользования), выполняющие различные вспомогательные функции, например создание копий используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.д.

- прикладное ПО, обеспечивающее выполнение необходимых работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, обработка информационных массивов и т.д.

- инструментальное ПО (системы программирования), обеспечивающее разработку новых программ для компьютера на языке программирования.

Системное ПО

Это программы общего пользования не связаны с конкретным применением ПК и выполняют традиционные функции: планирование и управление задачами, управления вводом-выводом и т.д. Другими словами, системные программы выполняют различные вспомогательные функции, например, создание копий используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.п.

К системному ПО относятся:

- операционные системы (эта программа загружается в ОЗУ при включении компьютера)

- программы – оболочки (обеспечивают более удобный и наглядный способ общения с компьютером, чем с помощью командной строки DOS, например, Norton Commander)

- операционные оболочки – интерфейсные системы, которые используются для создания графических интерфейсов, мультипрограммирования и.т.

- Драйверы (программы, предназначенные для управления портами периферийных устройств, обычно загружаются в оперативную память при запуске компьютера)

- утилиты (вспомогательные или служебные программы, которые представляют пользователю ряд дополнительных услуг)
К утилитам относятся:

- диспетчеры файлов или файловые менеджеры

- средства динамического сжатия данных (позволяют увеличить количество информации на диске за счет ее динамического сжатия)

- средства просмотра и воспроизведения

- средства диагностики; средства контроля позволяют проверить конфигурацию компьютера и проверить работоспособность устройств компьютера, прежде всего жестких дисков

- средства коммуникаций (коммуникационные программы) предназначены для организации обмена информацией между компьютерами

- средства обеспечения компьютерной безопасности (резервное копирование, антивирусное ПО).

Необходимо отметить, что часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует автономно. Большая часть общего (системного) ПО входит в состав ОС. Часть общего ПО входит в состав самого компьютера (часть программ ОС и контролирующих тестов записана в ПЗУ или ППЗУ, установленных на системной плате). Часть общего ПО относится к автономными программам и поставляется отдельно.

Прикладное ПО

Прикладные программы могут использоваться автономно или в составе программных комплексов или пакетов. Прикладное ПО – программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, создание электронных таблиц и т.д.

Пакеты прикладных программ – это система программ, которые по сфере применения делятся на проблемно – ориентированные, пакеты общего назначения и интегрированные пакеты. Современные интегрированные пакеты содержат до пяти функциональных компонентов: тестовый и табличный процессор, СУБД, графический редактор, телекоммуникационные средства.
К прикладному ПО, например, относятся:

- Комплект офисных приложений MS OFFICE

- Бухгалтерские системы

- Финансовые аналитические системы

- Интегрированные пакеты делопроизводства

- CAD – системы (системы автоматизированного проектирования)

- Редакторы HTML или Web – редакторы

- Браузеры – средства просмотра Web - страниц

- Графические редакторы

- Экспертные системыИ так далее.

 

Практическая работа №8,9 Среда программирования. Базовые алгоритмические конструкции. Программная реализация несложного алгоритма. Компьютер как исполнитель команд.

Пояснительная записка

Под языком понимают любую систему знаков (Знак – это объект, специально выделенный для передачи информации: буква, жест, положение переключателя и т.п.) – это общее определение. И здесь возникает следующая проблема – язык ЭВМ (машинный язык) весьма далёк от понятий, которыми оперирует человек. Поэтому, чтобы компьютер мог понять написанную программу, она должна быть переведена на язык, понятный самому компьютеру.

Этот процесс перевода называется трансляцией.

Существует два различных подхода к трансляции – интерпретация и компиляция:

Языки программирования интерпретирующего типа при исполнении программы за один проход переводят в машинные коды в одну строку программы. Понятно, что при

большом размере программы процесс исполнения готовой программы занимает довольно много времени. В то же время при разработке программ режим интерпретации очень удобен, т.к. любое внесённое изменение сразу же переводится в машинные коды и исполняется.

Языки компилирующего типа с начала переводят весь текст программы в машинные коды, а уже затем полученный файл может быть запущен на выполнение. Откомпилированная программа выполняется гораздо быстрее (в 5-10 раз), но наличие ошибок на этапе компиляции требует довольно много времени на их исправление.

План занятия:

1) загрузка Паскаля;

2) краткое знакомство с интегрированной средой;

3) первая программа – ее структура;

4) запуск программы;

5) сохранение программы;

6) разбор программы;

7) экспериментальная и самостоятельная работа.

Структура программы.

Программа начинается с заголовка, который имеет следующий вид: Р rogram <имя программы>;

За заголовком идет раздел переменных, в котором дол­жны быть описаны все идентификаторы, которые используются в программе. После раздела описаний идет раздел действий, который начинается со служебного слова Begin и заканчивается служебным словом End. В этом разделе задаются действия над объектами программы, введенными в разделе переменных. Операторы, посредством которых эти действия производятся, разделяются точкой с запятой. После последнего слова End ставится точка.

Запуск программы

Среда программирования ТР7 - это первое, с чем сталкивается любой программист, приступающий к практической работе с системой. После успешного запуска системы ТР7 на экране появляется окно системы ТР7.

Окно среды программирования ТР7 состоит:

1. Главного верхнего меню

2. Окна текстового редактора

3. Строка статуса и подсказки

В главном меню находятся все основные команды системы. Перечислим основные из них:

Меню FILE содержит следующие команды:

NEW - создаёт и открывает новое окно редактора;

OPEN - открывает новое окно и загружает в него указанный дисковый файл программы;

SAVE - записывает содержимое активного1 окна редактора в дисковый файл;

SAVE AS - записывает содержимое активного окна редактора в дисковый файл под другим именем;

PRINT - печатает содержимое активного окна редактора на принтере;

EXIT - завершает работы с ТР7.

Меню EDIT:

UNDO - отменяет последние сделанные Вами изменения в тексте программы:

REDO - отменяет действие предыдущей команды UNDO

CUT - удаляет выделенный блок из окна редактора и помещает его в буфер обмена;

COPY - копирует выделенный блок из окна редактора в буфер обмена;

PASTE - копирует содержимое буфера обмена в окно редактора;

CLEAR - удаляет из окна редактора выделенный блок, но не помещает его в буфер;

Меню RUN:

 RUN - запускает из активного окна редактора исходную программу на выполнение

Меню WINDOW:

TILE - располагает окна так, чтобы каждое окно было видно на экране и все они имели бы приблизительно одинаковые размеры:

CASCADE - располагает на экране окна редактора таким образом, чтобы были видны рамки каждого из них;

CLOSE ALL - закрывает все открытые окна;

CLOSE - закрывает активное окно;

LIST - выводит на экран список всех открытых окон.

Окно текстового редактора представляет собой поле для записи команд языка программирования Паскаль и составления из этих команд соответствующих программ.

В нижней части экрана находится строка статуса и подсказки, в котором сообщаются подсказки о назначении некоторых функциональных клавишах.