Kontrolné otázky. Prednáška: Počítač ako formálny vykonávateľ algoritmov Aké sú vlastnosti vykonávania programu na jame počítačom

Zvážte proces riadenia informačného procesu, v ktorom je text vybraný ako riadený objekt. Inými slovami, zvážte informačný proces spojený s úpravou (zmenou stavu) textu.
Po prvé, aby bolo možné transformovať text, musí existovať niekto alebo niečo, čo tieto transformácie vykonáva. Inými slovami, je to nevyhnutné exekútor tieto premeny.
Po druhé, proces prevodu textu je potrebné rozčleniť na samostatné operácie, ktoré musia byť zaznamenané ako samostatné tímov účinkujúci. Každý interpret má určitú zostavu , príkazový systém , ktoré môže uskutočniť. V procese úpravy textu sú možné rôzne operácie: mazanie, kopírovanie, presúvanie alebo nahradzovanie jeho fragmentov. Tieto operácie by mal byť schopný vykonávať editor úpravy textu.
Po tretie musí byť definované počiatočný stav objektu, v tomto prípade text a jeho požadované konečný stav(cieľ konverzie).
Povieme, že informačný proces, ktorý má všetky vlastnosti uvedené vyššie, sa nazýva tzv algoritmus . Vykonávateľ môže vykonať algoritmus, ak sú príkazy algoritmu zahrnuté v príkazovom systéme vykonávateľa.
Napríklad: používateľ potrebuje upraviť text takto:

1. Vyberte znaky od 1 do 15.

2. Odrežte tento fragment a vložte ho do schránky.

3. Presuňte kurzor na pozíciu za 7. znak.

4. Prilepte vystrihnutý kus textu.

Používateľ môže tento algoritmus formálne spustiť. Používateľ v procese vykonávania algoritmu na počítači stlačí klávesy klávesnice a pri práci s grafickým rozhraním pomocou myši aktivuje určité tlačidlá, položky ponuky atď. V skutočnosti bude užívateľ zadávať príkazy objektom programovacieho prostredia Windows & Office, ktoré budú účinkujúcich algoritmus.

Algoritmické programovacie jazyky. Prezentácia informačného procesu vo forme algoritmu vám umožňuje inštruovať ho automatické vykonávanie rôznych technických zariadení, medzi ktorými osobitné miesto zaujíma počítač. V tomto prípade hovoria, že počítač vykonáva program (sekvenciu inštrukcií), ktorý implementuje algoritmus v akomkoľvek programovacom jazyku.

14 Základné pojmy algoritmov: formálne a neformálne vykonávatelia algoritmov.

exekútor je nejaký predmet (človek, zviera, technické zariadenie) schopný vykonávať určitý súbor príkazov.
Formulár príkazov, ktoré môže konkrétny umelec vykonať príkazový systém vykonávateľa(LYŽOVANIE).

Trieda interpretov je nezvyčajne pestrá. V prvom rade sa v ňom rozlišujú dva typy interpretov: formálne a neformálne... Formálny vykonávateľ vykonáva vždy rovnaký príkaz rovnakým spôsobom. Neformálny umelec môže vykonať príkaz rôznymi spôsobmi.

Ak napríklad opakovane počúvate disk s vašimi obľúbenými melódiami, môžete si byť istí, že ich prehrávač (formálny interpret) prehrá rovnakým spôsobom. Sotva však niekto zo spevákov (neformálny interpret) dokáže niekoľkokrát predviesť skladbu zo svojho repertoáru úplne rovnakým spôsobom.

Osoba spravidla vystupuje ako neformálny umelec. Formálnymi realizátormi sú prevažne technické zariadenia. Človek v úlohe neformálneho interpreta je sám zodpovedný za svoje činy. Za úkony formálneho vykonávateľa zodpovedá objekt, ktorý ho ovláda.

Kontrola je proces účelového vplyvu niektorých predmetov na iné.

Výkonní umelci sú objektmi riadenia. Môžete ich ovládať zostavením algoritmu pre nich.

Algoritmus- ide o presný popis postupnosti akcií zameraných na riešenie zadanej úlohy, určených pre konkrétneho interpreta.

Algoritmy môžu byť napísané vo forme tabuľky, číslovaného zoznamu v prirodzenom jazyku alebo zobrazené pomocou blokového diagramu. Program je algoritmus napísaný podľa pravidiel jazyka zrozumiteľného výkonnému počítaču.

15 Algoritmické konštrukcie: lineárne, vetvenie, cykly

Algoritmus- postupnosť akcií popisujúcich proces premeny objektu z počiatočného stavu na konečný, zaznamenaná pomocou príkazov zrozumiteľných pre vykonávateľa.

Účinkujúcialgoritmom môže byť osoba alebo automatické zariadenie - počítače, roboty, obrábacie stroje, satelity, zložité domáce spotrebiče a dokonca aj detské hračky. Každý algoritmus je vytvorený s ohľadom na veľmi špecifického interpreta.

Počítač ako performer vykonáva akúkoľvek prácu podľa programu. Programy sú písané ľuďmi a počítač ich formálne vykonáva.

Vývojári systémov umelej inteligencie sa snažia naučiť stroj, podobne ako človek, samostatne zostaviť program svojich akcií na základe stavu problému.

Cieľom je premeniť počítač z formálneho interpreta na intelektuálneho interpreta.

Tvorba oboch interpretov pozostáva zo štyroch blokov, formálny interpret však pracuje podľa hotového programu a intelektuálny interpret si program sám skladá a dostáva výsledok.

Informácie pre počítač - údajov prezentované vo forme vhodnej na prenos a spracovanie v počítači.

Váš počítač potrebuje pokyny ( príkazy, pravidlá činnosti). Tímy sú zostavené do zoznamu tímov.

AlgoritmusJe to postupnosť akcií (príkazov) na dosiahnutie cieľa.

V 19. storočí anglický matematik a inžinier Charles Babbage vypracoval projekt počítacieho stroja, ktorý mal automaticky vykonávať dlhé reťazce výpočtov. Hlavným konštrukčným prvkom tohto stroja je princíp fungovania softvéru.

Charles Babbage je považovaný za vynálezcu počítača - ako prvý spojil mechanickú sčítačku s myšlienkou programovaného riadenia.

Počítač je svojim účelom univerzálne zariadenie na prácu s informáciami.

Prevádzka počítačov je založená na princípe softvérového riadenia. Každý počítač je automatické zariadenie, ktoré pracuje podľa programov, ktoré sú v ňom zabudované.

Prvý počítač schopný uložiť program do svojej pamäte bol vyvinutý v rokoch 1943-1948. v USA pod vedením Johna Mauchlyho a Presnera Eckerta.

V roku 1945 sa do práce zapojil slávny matematik John von Neumann, ktorý sformuloval všeobecné princípy fungovania univerzálnych výpočtových zariadení.

Prvý počítač, ktorý plne implementoval tieto princípy, zostrojil v roku 1949 anglický prieskumník Maurice Wilkes. Základňa prvkov sa mení, počítače sú stále výkonnejšie, no stále väčšina z nich zodpovedá princípom, ktoré John von Neumann stanovil vo svojej správe v roku 1945.

Podľa von Neumanna sa počítač skladá z nasledujúcich hlavných blokov:

Aritmetické logické zariadenie, ktoré vykonáva aritmetické a logické operácie;

Riadiace zariadenie, ktoré organizuje proces vykonávania programov;

Pamäťové zariadenie alebo pamäť na ukladanie programov a údajov;

Externé zariadenia pre vstup a výstup informácií.

V moderných počítačoch sú to:

Pamäť (úložné zariadenie - ZU), pozostávajúca z prečíslovaných buniek;

Procesor obsahujúci riadiacu jednotku (CU) a aritmetickú logickú jednotku (ALU);

Vstupné zariadenie;

Výstupné zariadenie.

Tieto zariadenia sú vzájomne prepojené komunikačnými kanálmi, cez ktoré sa prenášajú informácie.

Jedna časť procesora, ktorá vykonáva príkazy, sa nazýva aritmeticko logická jednotka a jeho ďalšia časť, ktorá plní funkcie ovládania zariadení, - ovládacie zariadenie... Zvyčajne sú tieto zariadenia prideľované čisto podmienene, nie sú štrukturálne oddelené.

Procesor má množstvo špecializovaných prídavných pamäťových buniek tzv registrov... Register plní funkciu krátkodobého uloženia čísla alebo príkazu. Hlavným prvkom registra je elektronický obvod tzv spúšťač.

Existuje niekoľko typov registrov, ktoré sa líšia typom vykonávaných operácií. Niektoré dôležité registre majú svoje vlastné názvy, napr.

- sčítačka- register ALU podieľajúci sa na vykonávaní každej operácie;

- počítadlo príkazov- register UU, ktorého obsah zodpovedá adrese nasledujúceho vykonávaného príkazu. Slúži na automatické načítanie programu zo sekvenčných pamäťových buniek;

- príkazový register- UU register na uloženie kódu príkazu na čas potrebný na jeho vykonanie. Niektoré jeho bity slúžia na uloženie kódu operácie, zvyšok na uloženie kódov adries operandov.

Počítač je všestranný nástroj na spracovanie informácií. To znamená, že pre neho, ako pre každého interpreta, existuje určitý systém príkazov (SKI). Tento príkazový systém pre počítač sa nazýva strojový jazyk(YMK)

Počítačový program Je algoritmus vyvinutý v YMK. alebo Program na ovládanie počítača Ide o postupnosť príkazov YMK, kde každý príkaz je príkazom pre procesor na vykonanie určitej akcie.

Pozrime sa na fázy vykonávania programu.

Podľa princípov Johna von Neumanna sú program počas jeho vykonávania a údaje, ktoré spracováva, v pamäti RAM (princíp programu uloženého v pamäti). Procesor vykonáva program od prvej inštrukcie po poslednú.

Aká je hlavná vlastnosť RAM? ( volatilita, pracuje s údajmi, ktoré sú aktuálne aktívne)

Aké sú znaky vnímania informácií ľuďmi a počítačmi? ( človek vníma informácie pomocou zmyslov vo forme znakov a signálov a počítač vníma informácie vo forme čísel (0 a 1).

Ako urobiť program napísaný človekom zrozumiteľný pre počítač? (vyžaduje sa spôsob prekladu)

Pre počítač musia byť všetky informácie reprezentované v binárnych kódoch, t.j. vyžaduje sa metóda prekladu. Tento spôsob prekladu sa nazýva vysielať, ale robí to prekladateľ.

záver: Zariadenie, ktoré spracováva informácie v počítači je procesor, preto musí algoritmus používať inštrukčnú sadu procesora, inak povedané, je napísaný v strojovom jazyku, čo je postupnosť núl a jednotiek.

Programátori, ktorí pracovali na počítačoch prvej generácie (50-60-te roky), spočiatku kompilovali programy v YMC (v binárnych kódoch), ale je to dosť náročná práca, preto boli na uľahčenie programovania vytvorené programovacie jazyky na vysokej úrovni. ) sú umelo vytvorené jazyky s niekoľkými desiatkami slov (operátorov) a prísnymi pravidlami syntaxe. Programovanie v JPLU je oveľa jednoduchšie. Príklady JPLU: Fortran, Pascal, BASIC, C atď.

Aby procesor mohol vykonávať program napísaný v programovacom jazyku, musí byť spolu s dátami, s ktorými pracuje, načítaný do RAM. Program je napísaný a načítaný do RAM a na to, aby ho procesor vykonal v RAM, musí existovať aj prekladateľský (prekladateľský) program, ktorý preloží program z vysokoúrovňového jazyka do jazyka strojových inštrukcií.

Reťazec udalostí od zostavenia programu v JLPU po prijatie výsledkov riešenia problému teda vyzerá takto

Osoba musí vždy pochopiť obmedzenia počítača ako vykonávateľa, potrebu predvídať všetky jemnosti príkazov priradených počítaču. Osoba vyvinie algoritmus, zapíše ho do YPVU a analyzuje výsledky programu.

Počítač je formálnym vykonávateľom programov.

Bez programu a počiatočných údajov sa teda počítač nezaobíde, pripraviť ich dokáže len človek.

Preto môžeme povedať že riešenie problémov pomocou počítača je formálnym vykonávaním algoritmu (programu) a počítač je formálnym vykonávateľom.

Počítač možno použiť na riešenie širokej škály úloh, preto sa človek na základe stavu úlohy rozhoduje, ktorý softvér použije. Ak softvér obsahuje programy vhodné na riešenie ľudských problémov, potom je pohodlnejšie ich používať (textový editor, tabuľky, databázy, prezentácie).

Ak nemôžete použiť hotový softvér, musíte sa uchýliť k programovaniu (operačné systémy, revízia OS, prekladače, ovládače, archivátory, antivírusy).

VŠEOBECNÝ OBVOD POČÍTAČA

Osobný počítač(PC) v minimálnom požadovanom zložení podľa tejto schémy zahŕňa:

hlavné vstupné zariadenia: klávesnica a myš;
hlavné výstupné zariadenie: monitor;
centrálna časť je umiestnená v systémovej jednotke;
externá pamäť je umiestnená na médiu - diskoch a je poháňaná špeciálnymi mechanikami - disketovými mechanikami;
v jednej konfigurácii sú všetky časti PC prepojené pomocou zariadení rozhrania.

Štruktúra PC je založená na dvoch dôležitých princípoch: kmeňový modulárny princíp a princíp otvorenej architektúry... Podľa prvého sú všetky časti a zariadenia vyrábané vo forme samostatných blokov, medzi ktorými sa informácie prenášajú prostredníctvom súboru spojení spojených do chrbtice. V tomto prípade môže byť všeobecná schéma PC znázornená takto:

Druhý princíp stavby PC - otvorená architektúra - znamená možnosť zostaviť počítač z nezávisle vyrobených dielov, dostupných pre každého (ako detský dizajnér).

Použité materiály zo stránky http://www.iiikt.narod.ru

Interpret sa vyznačuje:

streda;
elementárne akcie;
príkazový systém;
odmietnutia.

streda(alebo prostredie) je „biotop“ interpreta .

Príkazový systém. Každý účinkujúci môže vykonávať príkazy iba z nejakého prísne špecifikovaného zoznamu príkazov interpreta. Pre každý príkaz musí byť nastavený podmienky uplatniteľnosti(v akých stavoch prostredia je možné príkaz vykonať) a popísané výsledky vykonávania tímov.
Po zavolaní príkazu vykoná vykonávateľ príslušné elementárna akcia.

Odmietnutia exekutor nastane, ak je príkaz vyvolaný, keď je preň stav prostredia neplatný.

exekútor o ničom nevie ciele algoritmu. On spĺňa všetky prijaté príkazy bez kladenia otázok Prečo a prečo.

Počítač ako formálny vykonávateľ algoritmov.

Vyberte znaky 1 až 15.
Odrežte tento fragment a vložte ho do schránky.
Umiestnite kurzor na pozíciu za 7. znakom.
Prilepte vystrihnutý kus textu.

Algoritmické programovacie jazyky. Prezentácia informačného procesu vo forme algoritmu vám umožňuje inštruovať ho automatické vykonávanie rôznych technických zariadení, medzi ktorými osobitné miesto zaujíma počítač. Zároveň hovoria, že počítač vykonáva program (sekvenciu príkazov), ktorý implementuje algoritmus v akomkoľvek programovacom jazyku.

Kontrolné otázky. Aký je rozdiel medzi formálnym a intelektuálnym umelcom? čo je YMC? Kto navrhol takýto systém? Aké sú vlastnosti spustenia programu na YMK počítačom? čo je JPLU? Vlastnosti vykonávania programu počítačom napísaným v JLPU? Prečo možno počítač nazvať formálnym umelcom?

Obrázok 18 z prezentácie "Vykonávanie algoritmov počítačom" na hodiny informatiky na tému "Algoritmus"

Rozmery: 960 x 720 pixelov, formát: jpg. Ak si chcete zadarmo stiahnuť obrázok na lekciu informatiky, kliknite pravým tlačidlom myši na obrázok a kliknite na „Uložiť obrázok ako ...“. Ak chcete zobraziť obrázky v lekcii, môžete si tiež bezplatne stiahnuť prezentáciu "Vykonávanie algoritmov počítačom.ppt" so všetkými obrázkami v archíve zip. Veľkosť archívu je 321 kB.

Stiahnite si prezentáciu

Algoritmus

"Vykonávanie algoritmov počítačom" - Procesor. Formálny exekútor Algoritmus a program Vlastnosti vykonávania programu. Vlastnosti vykonávania programu. Vysielanie. Zloženie tímov YMK navrhol John von Neumann v roku 1946. Etapy programu. Program. 1,0011 + 0101. Údaje. Počítač. 4.3.

Data Mining - Literatúra o dolovaní dát. Príklad 2. História dolovania dát. Expertné systémy spracovania znalostí. Kybernetické metódy. Pre karty Kohonen: karty vstupov, výstupov, iné špecifické karty. Výhody metódy. Zložitosť vývoja a prevádzky aplikácie Data Mining. Proces navrhovania. Kritériá: Presnosť rozpoznávania Chyba.

"Algoritmy v informatike" - plná forma. Štruktúra vetvenia. Uveďte viac príkladov cyklického algoritmu. nie Lineárne. Pamätajte: čo je to algoritmus? Akcia. Štruktúra cyklu. Algoritmy možno opísať: verbálne; tabuľkový; používanie programu; graficky. Ako si viete predstaviť algoritmus? Akcia N. Cyklická.

"Logické výrazy" - obsah. ? Vyjadrené slovami AK ..., POTOM ... Logické pokračovanie alebo implikácia. Cieľ. Logické popretie. Príklad: na zloženie skúšky sú potrebné vedomosti alebo šťastie. Logické nasledovanie. Logické výrazy. Pamätajte na znamenie! 1. Logické 2. Predikáty. schválenie. Označené ikonou.

"Príkaz algoritmu" - Každý príkaz algoritmu musí definovať jednoznačnú akciu vykonávateľa. 2. Zrozumiteľnosť. 1. Presnosť. Tím 2. Séria. ... Tím č. Tím 1. Lineárny algoritmus. Vlastnosti algoritmu. Cyklický algoritmus. Algoritmus, v ktorom sa príkazy vykonávajú postupne jeden po druhom, sa nazýva ... Podmienka.

"Lineárny algoritmus" - Odkiaľ sme získali informácie. Žijeme podľa lineárneho algoritmu. A to je nám vlastné. Informácie sme brali z hlavy. Lineárny algoritmus-. Ako mechanizmus v hodinách: po 1 nasledujú 2, po 2-3, po 3-4 by mal algoritmus fungovať: všetko je na svojom mieste: po 1 nasledujú 2, po 2-3 atď. Lineárny algoritmus v živote !!!

Celkovo je 31 prezentácií

Vznik algoritmov je spojený so zrodom matematiky. Pred viac ako 1000 rokmi (v roku 825) vedec z mesta Khorezm Abdullah (alebo Abu Jafar) Muhammad bin Musa al-Khorezmi vytvoril knihu o matematike, v ktorej opísal, ako vykonávať aritmetické operácie s viaccifernými číslami. Samotné slovo algoritmus vzniklo v Európe po preklade knihy tohto matematika do latinčiny.

Algoritmus- popis postupnosti úkonov (plán), ktorých striktná realizácia vedie k riešeniu úlohy v konečnom počte krokov.

S týmto pojmom sa neustále stretávate v rôznych oblastiach ľudskej činnosti (kuchárske knihy, návody na používanie rôznych prístrojov, pravidlá riešenia matematických úloh...). Zvyčajne vykonávame naše obvyklé činnosti bez rozmýšľania, mechanicky. Veľmi dobre viete napríklad otvárať dvere kľúčom. Aby ste to však naučili dieťa, budete musieť jasne vysvetliť tieto činnosti a poradie ich vykonávania: 1. Vytiahnite kľúč z vrecka. 2. Vložte kľúč do kľúčovej dierky. 3. Dvakrát otočte kľúčom proti smeru hodinových ručičiek. 4. Vyberte kľúč.

Ak sa pozorne rozhliadnete, nájdete veľa algoritmov, ktoré neustále spúšťame. Svet algoritmov je veľmi rôznorodý. Napriek tomu je možné zdôrazniť všeobecné vlastnosti, ktoré má každý algoritmus.

Vlastnosti algoritmu: 1. Diskrétnosť (algoritmus by mal pozostávať zo špecifických akcií, ktoré nasledujú v špecifickom poradí); 2. Determinizmus (akákoľvek akcia musí byť v každom prípade striktne a jednoznačne definovaná); 3. Konečnosť (každá akcia a algoritmus ako celok musia byť schopné dokončiť); 4. Masívnosť (rovnaký algoritmus možno použiť s rôznymi vstupnými údajmi); 5. Efektívnosť (žiadne chyby, algoritmus by mal viesť k správnemu výsledku pre všetky platné vstupné hodnoty).

Typy algoritmov: 1. Lineárny algoritmus (popis akcií, ktoré sa vykonávajú raz v danom poradí); 2. Cyklický algoritmus (popis akcií, ktoré sa musia opakovať stanovený počet krát alebo kým sa úloha neskončí); 3. Algoritmus vetvenia (algoritmus, v ktorom sa v závislosti od podmienky vykoná jedna alebo iná postupnosť akcií) 4. Pomocný algoritmus (algoritmus, ktorý možno použiť v iných algoritmoch zadaním iba jeho názvu).

Pre vizuálnejšiu reprezentáciu algoritmu je široko používaný grafická podoba - bloková schéma, ktorý je zložený zo štandardných grafických objektov.

Pohľad na štandardný grafický objekt	Vymenovanie
	Spustenie algoritmu
	Koniec Algoritmu
	Vykonaná akcia je zaznamenaná vo vnútri obdĺžnika
	Podmienka vykonania akcií je napísaná vo vnútri kosoštvorca
	Vstup výstup

Etapy vývoja algoritmu: 1. Algoritmus by mal byť prezentovaný vo forme zrozumiteľnej osobe, ktorá ho vyvíja. 2. Algoritmus by mal byť prezentovaný vo forme zrozumiteľnej pre objekt (vrátane osoby), ktorý bude vykonávať činnosti opísané v algoritme.

Objekt, ktorý vykoná algoritmus, sa zvyčajne nazýva exekútor.

exekútor- objekt, ktorý vykonáva algoritmus.

Ideálnymi výkonmi sú stroje, roboty, počítače...

Interpret je schopný vykonať len obmedzený počet príkazov. Preto je algoritmus vyvinutý a podrobný tak, aby obsahoval iba tie príkazy a konštrukcie, ktoré môže vykonávať interpret.

Interpret, ako každý objekt, sa nachádza v určitom prostredí a môže vykonávať iba činnosti, ktoré sú v ňom povolené. Ak vykonávateľ narazí v algoritme na neznámy príkaz, vykonávanie algoritmu sa zastaví.

Počítač je automatickým vykonávateľom algoritmov.

Algoritmus napísaný v programovacom jazyku "zrozumiteľnom" počítačom sa nazýva program.

Programovanie je proces zostavovania programu pre počítač. Pre prvé počítače boli programy napísané vo forme postupnosti elementárnych operácií. Bola to veľmi časovo náročná a neefektívna práca. Preto boli neskôr vyvinuté špeciálne programovacie jazyky. V súčasnosti existuje veľa umelých programovacích jazykov. Nikdy sa však nepodarilo vytvoriť ideálny jazyk, ktorý by vyhovoval všetkým.