Логические основы вычислений в компьютерных системах

Логические основы вычислений в компьютерных системах

В большинстве современных компьютеров проблема сначала описывается в понятном им виде (при этом вся необходимая информация как правило представляется в двоичной форме — в виде единиц и нулей, хотя существовали и компьютеры на троичной

системе счисления), после чего действия по её обработке сводятся к применению простой алгебры логики. Поскольку практически вся математика может быть сведена к выполнению булевых операций, достаточно быстрый электронный компьютер может быть применим для решения большинства математических задач, а также и большинства задач по обработке информации, которые могут быть сведены к математическим.

Было обнаружено, что компьютеры могут решить не любую математическую задачу. Впервые задачи, которые не могут быть решены при помощи компьютеров, были описаны английским математиком Аланом Тьюрингом.

В математике установлен определенный порядок выполнения операций в сложном выражении. Например, в выражении x1+x2·х3 вначале выполняется операция умножения x2·х3 и затем операция сложения. Если требуется изменить этот порядок, используются скобки. Например, (x1+x2)·х3. Здесь вначале выполняется операция в скобках.

Подобно этому и для сложного логического выражения установлен определенный порядок выполнения операций: вначале выполняются операции инверсии, затем операции конъюнкции и в последнюю очередь операции дизъюнкции. Например, запись логического выражения x1Vx2·x3Vx4·x2 предполагает, что при вычислении выражения вначале выполняются операции инверсии x3 и x4, затем операции конъюнкции x2·x3 и x4·x2 и в последнюю очередь операции дизъюнкции. А если требуется нарушить это правило, используются скобки. Например, (x1Vx2) ·(x3Vx4). В этом случае вначале выполняются операции в скобках (а если одни скобки вложены в другие, то вначале выполняются операции в самых внутренних скобках).

Операции конъюнкции и дизъюнкции обладают рядом свойств:

 

сочетательный закон: x1·(x2·x3) = (x1·x2)·x3, x1V(x2Vx3) = (x1Vx2)Vx3;

переместительный закон: x1·x2 = x2·x1, x1Vx2 = x2Vx1;

распределительный закон: x1·(x2Vx3) = x1·x2 V x1·x2, x1V(x2·x3) = (x1Vx2)·(x1Vx2).

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 системы

 

Инструментальное ПО

Инструментальное ПО или системы программирования - это системы для автоматизации разработки новых программ на языке программирования.

 

В самом общем случае для создания программы на выбранном языке программирования (языке системного программирования) нужно иметь следующие компоненты:

1. Текстовый редактор для создания файла с исходным текстом программы.

2. Компилятор или интерпретатор. Исходный текст с помощью программы-компилятора переводится в промежуточный объектный код. Исходный текст большой программы состоит из нескольких модулей (файлов с исходными текстами). Каждый модуль компилируется в отдельный файл с объектным кодом, которые затем надо объединить в одно целое.

3. Редактор связей или сборщик, который выполняет связывание объектных модулей и формирует на выходе работоспособное приложение – исполнимый код.

Исполнимый код – это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютере, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась. Как правило, итоговый файл имеет расширение.ЕХЕ или.СОМ.

4. В последнее время получили распространение визуальный методы программирования (с помощью языков описания сценариев), ориентированные на создание Windows-приложений. Этот процесс автоматизирован в средах быстрого проектирования. При этом используются готовые визуальные компоненты, которые настраиваются с помощью специальных редакторов.

 

Наиболее популярные редакторы (системы программирования программ с использованием визуальных средств) визуального проектирования:

· Borland Delphi - предназначен для решения практически любых задачи прикладного программирования

· Borland C++ Builder – это отличное средство для разработки DOS и Windows приложений

· Microsoft Visual Basic – это популярный инструмент для создания Windows-программ

· Microsoft Visual C++ - это средство позволяет разрабатывать любые приложения, выполняющиеся в среде ОС типа Microsoft Windows

Электронный обмен данным

EDI (англ. Electronic data interchange — электронный обмен данными) — серия стандартов и конвенций по передаче структурированной цифровой информации между организациями, основанная на регламентации форматов передаваемых сообщений. Основная задача EDI — стандартизовать обмен транзакционной цифровой информацией, обеспечить возможности программного взаимодействия компьютерных систем различных сегментов, организаций, предприятий. EDI в течение многих лет оставался единственной формой существования электронной коммерции.

Технологии и стандарты EDI.Первая многоуровневая модель EDI сравнима со справочной моделью ISO/OSI 1983, которая описывала разработку и содержание сетевых протоколов. Отличительной её особенностью является другой уровень абстракции.

Модель EDI 1983 года состоит из 4 уровней:

· Физическая инфраструктура

· Передача

· Представление и стандарты

· Приложения и семантика

Инфраструктура. Состоит из телефонных dial-up и кабельных линий, сетей. Интернет во время начала развития EDI воспринимался как множество открытых сетей (BITNET, др.) и внутрикорпоративных специализированных сетей (EDI-Express General Electric, IBM Information Exchange Network). Большое значение имели высокоскоростные backbone сети.

Передача. Осуществлялась через E-Mail, соединения точка-точка Telnet и FTP, HTTP. Поддерживалась передача электронных данных. Прочие распространённые протоколы передачи включают SMTP, POP3 (ISP), IMAP.

Представление и стандарты.На этом уровне синтаксис и семантика (содержание) определяют структуру данных. Важным вопросом стала стандартизация структурирования данных, с широко распространёнными стандартами ANSI X.12 в США и UNECE EDIFACT в Европе и Азии. Также существует множество проприетарных отраслевых стандартов.

Приложения и семантика.В этот уровень входят приложения, в которых создаются и автоматически обрабатываются и считываются данные. Приложение установлено у отправителя и получателя данных, посредники могут проводить валидацию данных и конвертацию стандартов.

Логические основы вычислений в компьютерных системах

В большинстве современных компьютеров проблема сначала описывается в понятном им виде (при этом вся необходимая информация как правило представляется в двоичной форме — в виде единиц и нулей, хотя существовали и компьютеры на троичной

системе счисления), после чего действия по её обработке сводятся к применению простой алгебры логики. Поскольку практически вся математика может быть сведена к выполнению булевых операций, достаточно быстрый электронный компьютер может быть применим для решения большинства математических задач, а также и большинства задач по обработке информации, которые могут быть сведены к математическим.

Было обнаружено, что компьютеры могут решить не любую математическую задачу. Впервые задачи, которые не могут быть решены при помощи компьютеров, были описаны английским математиком Аланом Тьюрингом.

В математике установлен определенный порядок выполнения операций в сложном выражении. Например, в выражении x1+x2·х3 вначале выполняется операция умножения x2·х3 и затем операция сложения. Если требуется изменить этот порядок, используются скобки. Например, (x1+x2)·х3. Здесь вначале выполняется операция в скобках.

Подобно этому и для сложного логического выражения установлен определенный порядок выполнения операций: вначале выполняются операции инверсии, затем операции конъюнкции и в последнюю очередь операции дизъюнкции. Например, запись логического выражения x1Vx2·x3Vx4·x2 предполагает, что при вычислении выражения вначале выполняются операции инверсии x3 и x4, затем операции конъюнкции x2·x3 и x4·x2 и в последнюю очередь операции дизъюнкции. А если требуется нарушить это правило, используются скобки. Например, (x1Vx2) ·(x3Vx4). В этом случае вначале выполняются операции в скобках (а если одни скобки вложены в другие, то вначале выполняются операции в самых внутренних скобках).

Операции конъюнкции и дизъюнкции обладают рядом свойств:

 

сочетательный закон: x1·(x2·x3) = (x1·x2)·x3, x1V(x2Vx3) = (x1Vx2)Vx3;

переместительный закон: x1·x2 = x2·x1, x1Vx2 = x2Vx1;

распределительный закон: x1·(x2Vx3) = x1·x2 V x1·x2, x1V(x2·x3) = (x1Vx2)·(x1Vx2).