Esittely teemasta tietokone komentojen suorittajana. Luento: Tietokone algoritmien muodollisena toteuttajana

YLEINEN TIETOKONEEN KAAVIO

Henkilökohtainen tietokone(PC) vähimmäiskoostumuksessaan tämän järjestelmän mukaisesti sisältää:

• tärkeimmät syöttölaitteet: näppäimistö ja hiiri;
• päätulostuslaite: näyttö;
• keskiosa sijaitsee järjestelmäyksikössä;
• ulkoinen muisti sijaitsee tietovälineillä - levyillä ja sitä ohjaavat erityiset asemat - levyasemat;
• yhdessä kokoonpanossa kaikki tietokoneen osat on kytketty liitäntälaitteiden avulla.

PC:n rakenne perustuu kahteen tärkeään periaatteeseen: runko-modulaarinen periaate ja avoimen arkkitehtuurin periaate. Ensimmäisen mukaan kaikki osat ja laitteet on tehty erillisiksi lohkoiksi, joiden välinen tieto välitetään runkoon yhdistetyn kytkentäjoukon kautta. Tässä tapauksessa tietokoneen yleinen kaavio voidaan esittää seuraavasti:

Toinen PC:n rakentamisen periaate - avoin arkkitehtuuri - tarkoittaa mahdollisuutta koota tietokone itsenäisesti valmistetuista osista, jotka ovat kaikkien saatavilla (kuten lasten suunnittelija).

Käytetyt materiaalit sivustolta http://www.iiiikt.narod.ru

Esiintyjälle on ominaista:

• Keskiviikko;
• perustoiminnot;
• komentojärjestelmä;
• epäonnistumisia.

keskiviikko(tai ympäristö) on esiintyjän "elinympäristö". .

komentojärjestelmä. Jokainen suorittaja voi suorittaa komentoja vain jostain tiukasti määritellystä luettelosta - suorittimen komentojärjestelmästä. Jokainen käsky on annettava sovellettavuusehdot(missä ympäristötiloissa komento voidaan suorittaa) ja kuvattu toteutuksen tulokset komentoja.
Kutsuttuaan komennon suorittaja suorittaa vastaavan alkeellista toimintaa.

Epäonnistumisia suoritinvirheitä ilmenee, jos komentoa kutsutaan, kun sen ympäristötila on virheellinen.

Toteuttaja ei tiedä asiasta mitään algoritmin tavoitteet. Hän suorittaa kaikki vastaanotettu joukkueet kysymättä kysymyksiä "miksi" ja "miksi".

Tietokone algoritmien muodollisena toteuttajana.

Harkitse tietoprosessin hallintaprosessia, jossa teksti valitaan hallittavaksi objektiksi. Toisin sanoen, harkitse tekstin muokkaamiseen (tilan muuttamiseen) liittyvää tietoprosessia.
Ensinnäkin, jotta teksti voidaan muuntaa, on oltava joku tai joku, joka suorittaa nämä muunnokset. Toisin sanoen se on välttämätöntä toimeenpanija näitä muunnoksia.
toiseksi, tekstin muunnosprosessi on jaettava erillisiin operaatioihin, jotka on kirjoitettava erillisinä komentoja esiintyjä. Jokaisella esiintyjällä on oma sarja , komentojärjestelmä , jonka hän voi täyttää. Tekstin muokkausprosessissa on mahdollista suorittaa erilaisia ​​toimintoja: sen fragmenttien poistaminen, kopioiminen, siirtäminen tai korvaaminen. Tekstieditorin tulee pystyä suorittamaan nämä toiminnot.
Kolmanneksi, on määritettävä kohteen alkutila, tässä tapauksessa teksti ja se vaaditaan lopullinen tila(muunnostavoite).
Sanomme, että informaatioprosessia, jolla on kaikki yllä luetellut ominaisuudet, kutsutaan algoritmi . Suorittaja voi suorittaa algoritmin, jos algoritmin komennot sisältyvät suorittajan komentojärjestelmään.
Esimerkiksi: käyttäjän on muokattava tekstiä seuraavasti:

1. Valitse merkit 1-15.
2. Leikkaa tämä fragmentti ja aseta se leikepöydälle.
3. Aseta kohdistin 7. merkin jälkeen.
4. Liitä leikattu teksti.

Käyttäjä voi suorittaa tämän algoritmin muodollisesti. Käyttäjä, joka suorittaa algoritmia tietokoneella, painaa näppäimistön näppäimiä ja aktivoi tiettyjä painikkeita, valikkokohteita jne. Itse asiassa käyttäjä antaa komentoja Windows & Office -ohjelmistoympäristön objekteille, mikä antaa esiintyjät algoritmi.

Algoritmiset ohjelmointikielet. Tietoprosessin esittäminen algoritmin muodossa mahdollistaa sen uskomisen Automaattinen erilaisten teknisten laitteiden toteuttaminen, joista erityinen paikka on tietokoneella. Samaan aikaan he sanovat, että tietokone suorittaa ohjelman (komentosarjan), joka toteuttaa algoritmin jollain ohjelmointikielellä.

Algoritmi- toimintosarja, joka kuvaa objektin muuntamisprosessia alkutilasta lopulliseen tilaan ja joka on kirjoitettu suorittajan ymmärtämillä komennoilla.

UrakoitsijaAlgoritmi voi olla henkilö tai automaattinen laite - tietokoneet, robotit, työstökoneet, satelliitit, kehittyneet kodinkoneet ja jopa lasten lelut. Jokainen algoritmi luodaan tietyn esiintyjän perusteella.

Tietokone suorittaa toimeenpanijana minkä tahansa työn ohjelman mukaan. Ohjelmat ovat ihmisten kirjoittamia, ja tietokone suorittaa ne muodollisesti.

Tekoälyjärjestelmien kehittäjät yrittävät opettaa koneen, kuten ihmisen, rakentamaan itsenäisesti ohjelman toimistaan ​​ongelman tilan perusteella.

Tavoitteena on muuttaa tietokone muodollisesta esiintyjästä älykkääksi esiintyjäksi.

Molempien esiintyjien työ koostuu neljästä lohkosta, mutta muodollinen esiintyjä työskentelee valmiin ohjelman mukaan, kun taas älyllinen esiintyjä laatii itse ohjelman ja vastaanottaa tuloksen.

Tietoa tietokoneelle - tiedot, esitetään muodossa, joka on hyväksyttävä sen lähettämistä ja käsittelyä varten tietokoneella.

Tietojen käsittelyä varten tietokone tarvitsee ohjeet ( joukkueet, toimintasäännöt). Komennot muodostetaan komentoluetteloksi.

Algoritmion toimintosarja (komennot) tavoitteen saavuttamiseksi.

Englantilainen matemaatikko ja insinööri Charles Babbage kehitti 1800-luvulla projektin tietokoneelle, joka oli suunniteltu suorittamaan automaattisesti pitkiä laskutoimituksia. Tämän koneen suunnittelun pääominaisuus on ohjelmiston toimintaperiaate.

Charles Babbagea pidetään tietokoneen keksijänä - hän yhdisti ensimmäisenä mekaanisen lisäyskoneen ohjelmaohjauksen ideaan.

Tarkoituksensa mukaan tietokone on yleinen tiedonkäsittelylaite.

Tietokoneet perustuvat ohjelmistoohjauksen periaatteeseen. Mikä tahansa tietokone on automaattinen laite, joka toimii siihen upotettujen ohjelmien mukaan.

Ensimmäinen tietokone, joka pystyi tallentamaan ohjelman muistiinsa, kehitettiin vuosina 1943-1948. Yhdysvalloissa John Mauchlyn ja Presner Eckertin johdolla.

Vuonna 1945 työhön osallistui kuuluisa matemaatikko John von Neumann, joka muotoili yleiset periaatteet universaalien laskentalaitteiden toiminnalle.

Ensimmäisen tietokoneen, jossa nämä periaatteet toteutettiin täysin, rakensi vuonna 1949 englantilainen tutkija Maurice Wilkes. Elementtikanta muuttuu, tietokoneista tulee yhä tehokkaampia, mutta toistaiseksi suurin osa niistä vastaa niitä periaatteita, jotka John von Neumann hahmotteli raportissaan vuonna 1945.

Von Neumannin mukaan tietokone koostuu seuraavista päälohkoista:

Aritmeettinen logiikkayksikkö, joka suorittaa aritmeettisia ja loogisia operaatioita;

Ohjauslaite, joka järjestää ohjelmien suoritusprosessin;

Tallennuslaite tai muisti ohjelmien ja tietojen tallentamiseen;

Ulkoiset laitteet tiedon syöttämiseen ja ulostuloon.

Nykyaikaisissa tietokoneissa tämä on:

Muisti (muistilaite - muisti), joka koostuu uudelleen numeroiduista soluista;

Prosessori, joka sisältää ohjausyksikön (CU) ja aritmeettisen logiikkayksikön (ALU);

Syöttölaite;

lähtölaite.

Nämä laitteet on yhdistetty toisiinsa viestintäkanavilla, joiden kautta tietoa siirretään.

Yksi prosessorin osa, joka suorittaa käskyjä, kutsutaan aritmeettinen logiikkayksikkö, ja sen toinen osa, joka suorittaa laitehallintatoimintoja, - ohjauslaite. Yleensä nämä laitteet allokoidaan puhtaasti ehdollisesti, niitä ei ole rakenteellisesti erotettu toisistaan.

Prosessori sisältää useita erikoistuneita lisämuistisoluja, joita kutsutaan nimellä rekisterit. Rekisteri suorittaa numeron tai komennon lyhytaikaisen tallennuksen. Rekisterin pääelementti on elektroninen piiri ns laukaista.

Rekisteri on joukko laukaisimia, jotka on liitetty toisiinsa tietyllä tavalla yhteisellä ohjausjärjestelmällä.

On olemassa useita erilaisia ​​rekistereitä, jotka eroavat suoritettujen toimintojen tyypistä. Joillakin tärkeillä rekistereillä on omat nimensä, esimerkiksi:

- lisäin- ALU-rekisteri, joka osallistuu kunkin toiminnon suorittamiseen;

- ohjelmalaskuri- CU-rekisteri, jonka sisältö vastaa seuraavan suoritettavan käskyn osoitetta. Sen tehtävänä on hakea ohjelma automaattisesti peräkkäisistä muistisoluista;

- ohjerekisteri- CU-rekisteri komentokoodin tallentamiseen sen suorittamiseen tarvittavan ajan. Joitakin sen biteistä käytetään opkoodin tallentamiseen, loput operandiosoitekoodien tallentamiseen.

Tietokone on yleinen tietojenkäsittelyn toteuttaja. Tämä tarkoittaa, että hänelle, kuten jokaiselle esiintyjälle, on tietty komentojärjestelmä (SKI). Tällaista tietokoneen ohjejärjestelmää kutsutaan konekieli(YaMK)

Tietokoneohjelma on NMC:ssä kehitetty algoritmi. Tai, Tietokoneen hallintaohjelma on sarja NML-komentoja, joissa jokainen komento on käsky prosessorille suorittamaan tietty toiminto.

Harkitse ohjelman suoritusvaiheita.

John von Neumannin periaatteiden mukaan ohjelma sen suorituksen aikana ja sen käsittelemä data ovat RAM-muistissa (muistiin tallennetun ohjelman periaate). Prosessori suorittaa ohjelman ensimmäisestä käskystä viimeiseen.

Mikä on RAM:n tärkein ominaisuus? ( volatiliteetti, toimii tällä hetkellä aktiivisten tietojen kanssa)

Mitä piirteitä on ihmisen ja tietokoneen tiedon havainnoinnissa? ( ihminen havaitsee tiedon aisteilla, merkkien ja signaalien muodossa, ja tietokone havaitsee tiedon numeroiden muodossa (0 ja 1).

Kuinka saada ihmisen kirjoittama ohjelma ymmärrettäväksi tietokoneelle? (vaatii käännöksen)

Tietokoneessa kaikki tiedot on esitettävä binäärikoodeilla, ts. käännös tarvitaan. Tällaista käännöstä kutsutaan lähettää, ja kääntäjä tekee sen.

Johtopäätös: Tietokoneessa tietoa käsittelevä laite on prosessori, joten algoritmin tulee käyttää prosessorin komentojärjestelmää eli toisin sanoen konekielellä kirjoitettua, joka on nollien ja ykkösten sarja.

Aluksi ensimmäisen sukupolven (50-60-luvut) tietokoneilla työskentelevät ohjelmoijat käänsivät ohjelmia NML-kielellä (binäärikoodeilla), mutta tämä on melko vaikea tehtävä, joten korkean tason ohjelmointikieliä (HPL) luotiin helpottamaan. ohjelmointi. ) ovat keinotekoisesti luotuja kieliä, joissa on muutama tusina sanaa (operaattoreita) ja tiukat syntaksisäännöt. Ohjelmien kääntäminen HPL:llä on paljon helpompaa. Esimerkkejä HLPE:stä: Fortran, Pascal, BASIC, C jne.

Jotta prosessori voi suorittaa ohjelmointikielellä kirjoitetun ohjelman, se ja sen kanssa toimivat tiedot on ladattava RAM-muistiin. Ohjelma kirjoitetaan ja ladataan RAM-muistiin, ja jotta prosessori voisi suorittaa sen RAM-muistissa, tulee olla myös kääntäjäohjelma (kääntäjä), joka kääntää ohjelman korkean tason kielestä koneen komentokieleksi.

Näin ollen tapahtumaketju HPL-ohjelman laatimisesta ongelman ratkaisun tulosten saamiseen näyttää tältä

Ihmisen on aina ymmärrettävä tietokoneen rajallinen kyky toteuttaa, tarve ennakoida kaikki tietokoneelle annettujen komentojen hienoudet. Henkilö kehittää algoritmin, kirjoittaa sen HLPU:lle ja analysoi ohjelman suorituksen tulokset.

Tietokone on ohjelmien virallinen toteuttaja.

Joten tietokone ei tule toimeen ilman ohjelmaa ja lähtötietoja, vain henkilö voi valmistella ne.

Siksi voidaan sanoa tietokoneen ongelmien ratkaisuun - tämä on algoritmin (ohjelman) muodollinen suoritus, ja tietokone on muodollinen suorittaja.

Tietokoneella voidaan ratkaista monenlaisia ​​ongelmia, joten ongelman tilanteen perusteella ihminen päättää, mitä ohjelmistoa käyttää. Jos ohjelmisto sisältää inhimillisten ongelmien ratkaisemiseen soveltuvia ohjelmia, on niitä helpompi käyttää (tekstieditori, laskentataulukot, tietokannat, esitykset).

Jos et voi käyttää valmiita ohjelmistoja, sinun on turvauduttava ohjelmointiin (käyttöjärjestelmät, käyttöjärjestelmän muutokset, kääntäjät, ajurit, arkistaattorit, virustorjuntaohjelmat).

Algoritmien syntyminen liittyy matematiikan syntymiseen. Yli 1000 vuotta sitten (825) Khorezm Abdullahin (tai Abu Jafarin) kaupungin tiedemies Muhammad bin Musa al-Khwarizmi loi kirjan matematiikasta, jossa hän kuvaili tapoja suorittaa aritmeettisia operaatioita moniarvoisille luvuille. Sana algoritmi syntyi Euroopassa sen jälkeen, kun tämän matemaatikon kirja oli käännetty latinaksi.

Algoritmi- kuvaus toimintosarjasta (suunnitelmasta), jonka tiukka toteuttaminen johtaa tehtävän ratkaisemiseen äärellisessä määrässä vaiheita.

Törmäät jatkuvasti tähän käsitteeseen ihmisen toiminnan eri aloilla (keittokirjat, ohjeet erilaisten laitteiden käyttöön, säännöt matemaattisten ongelmien ratkaisemiseksi ...). Yleensä teemme tavanomaisia ​​toimia ajattelematta, mekaanisesti. Tiedät esimerkiksi hyvin, kuinka ovi avataan avaimella. Kuitenkin, jotta voit opettaa tämän vauvalle, sinun on selitettävä selkeästi itse nämä toiminnot ja järjestys, jossa ne suoritetaan: 1. Ota avain taskustasi. 2. Työnnä avain avaimenreikään. 3. Käännä avainta kaksi kertaa vastapäivään. 4. Poista avain.

Jos katsot ympärillesi huolellisesti, löydät monia algoritmeja, joita suoritamme jatkuvasti. Algoritmien maailma on hyvin monipuolinen. Tästä huolimatta on mahdollista korostaa minkä tahansa algoritmin yleisiä ominaisuuksia.

Algoritmien ominaisuudet: 1. Diskreetti (algoritmin tulisi koostua tietyistä toiminnoista, jotka seuraavat tietyssä järjestyksessä); 2. Determinismi (kaikki toimet on määriteltävä tiukasti ja yksiselitteisesti kussakin tapauksessa); 3. Finiteness (jokainen toiminta ja algoritmi kokonaisuutena on kyettävä suorittamaan); 4. Massamerkki (samaa algoritmia voidaan käyttää eri lähtötiedoilla); 5. Tehokkuus (ei virheitä, algoritmin on johdettava oikeaan tulokseen kaikille kelvollisille syöttöarvoille).

Algoritmien tyypit: 1. Lineaarinen algoritmi (kuvaus toiminnoista, jotka suoritetaan kerran tietyssä järjestyksessä); 2. Syklinen algoritmi (kuvaus toimista, jotka on toistettava tietyn määrän kertoja tai kunnes tehtävä on suoritettu); 3. Haaroitusalgoritmi (algoritmi, jossa ehdosta riippuen suoritetaan joko yksi tai toinen toimintosarja) 4. Apualgoritmi (algoritmi, jota voidaan käyttää muissa algoritmeissa määrittämällä vain sen nimi).

Algoritmin visuaalisempaa esitystä varten sitä käytetään laajalti graafinen muoto - lohkokaavio, joka koostuu tavallisista graafisista objekteista.

Algoritmin luomisen vaiheet: 1. Algoritmi tulee esittää sen kehittäjälle ymmärrettävässä muodossa. 2. Algoritmi on esitettävä algoritmissa kuvatut toiminnot suorittavan objektin (mukaan lukien henkilö) ymmärrettävässä muodossa.

Objektia, joka suorittaa algoritmin, kutsutaan yleensä suorittajaksi.

Toteuttaja- objekti, joka suorittaa algoritmin.

Ihanteellisia esiintyjiä ovat koneet, robotit, tietokoneet...

Suoritin pystyy suorittamaan vain rajoitetun määrän komentoja. Siksi algoritmi on kehitetty ja yksityiskohtainen siten, että se sisältää vain ne komennot ja konstruktit, jotka esiintyjä voi suorittaa.

Toteuttaja, kuten mikä tahansa objekti, on tietyssä ympäristössä ja voi suorittaa vain siinä sallittuja toimintoja. Jos suorittaja kohtaa tuntemattoman komennon algoritmissa, algoritmin suoritus pysähtyy.

Tietokone on algoritmien automaattinen suorittaja.

Ohjelmointikielellä "ymmärrettävällä" tietokoneella kirjoitettua algoritmia kutsutaan ohjelmaksi.

Ohjelmointi on prosessi, jossa kirjoitetaan ohjelma tietokoneelle. Ensimmäisissä tietokoneissa ohjelmat kirjoitettiin perustoimintojen sarjana. Se oli erittäin työlästä ja tehotonta työtä. Siksi myöhemmin kehitettiin erityisiä ohjelmointikieliä. Tällä hetkellä ohjelmointiin on olemassa monia keinotekoisia kieliä. Ei kuitenkaan ollut mahdollista luoda ihanteellista kieltä, joka sopisi kaikille.

Testikysymykset. Mitä eroa on muodollisen esiintyjän ja älyllisen esiintyjän välillä? Mikä on YMC? Kuka ehdotti tällaista järjestelmää? Mitkä ovat ohjelman toteutuksen ominaisuudet NMC-tietokoneessa? Mikä on YAPV? JHVU:lla kirjoitetun tietokoneen suorittamisen ominaisuudet? Miksi tietokonetta voidaan kutsua muodolliseksi toimeenpanijaksi?

Mitat: 960 x 720 pikseliä, muoto: jpg. Voit ladata kuvan tietojenkäsittelytieteen oppitunnille ilmaiseksi napsauttamalla kuvaa hiiren kakkospainikkeella ja napsauttamalla "Tallenna kuva nimellä ...". Oppitunnin kuvien näyttämiseksi voit myös ladata ilmaiseksi esityksen "Algoritmien suorittaminen tietokoneella.ppt" kaikkien kuvien kanssa zip-arkistossa. Arkiston koko on 321 kt.

Algoritmi

"Algoritmien suorittaminen tietokoneella" - Prosessori. Muodollinen suorittaja Algoritmi ja ohjelma Ohjelman suoritusominaisuudet. Ohjelman suorittamisen ominaisuudet. Lähettää. John von Neumann ehdotti NMC-ryhmien kokoonpanoa vuonna 1946. Ohjelman suoritusvaiheet. Ohjelmoida. 1. 0011+0101. Data. Tietokone. 4. 3.

"Datan Mining" - Tiedonlouhintaa koskeva kirjallisuus. Esimerkki 2. Tietojen louhinnan historia. Asiantuntevat tiedonkäsittelyjärjestelmät. kyberneettiset menetelmät. Kohosen kartoille: sisäänkäynti, uloskäynti, muut erityiskartat. Menetelmän edut. Data Mining -sovelluksen kehittämisen ja käytön monimutkaisuus. Rakennusprosessi. Kriteerit: Tunnistustarkkuus Virhe.

"Algoritmit tietojenkäsittelytieteessä" - Pitkä muoto. Haararakenne. Anna lisää esimerkkejä syklisestä algoritmista. Ei. Lineaarinen. Muista: mikä on algoritmi? Toiminta. Pyörän rakenne. Algoritmeja voidaan kuvata: sanallisesti; taulukkomainen; ohjelman käyttäminen; graafisesti. Kuinka voit kuvitella algoritmin? Toiminta N. Syklinen.

"Loogiset lausekkeet" - Sisältö. ?. Se ilmaistaan ​​sanoilla JOS ..., NIIN ... Looginen seuraus tai implikaatio. Kohde. loogista kieltämistä. Esimerkki: Kokeen läpäiseminen vaatii tietoa tai onnea. looginen seuraus. Boolen lausekkeet. Muista merkki! 1. Looginen 2. Predikaatit. lausunnot. Ilmaistu kuvakkeella.

"Algoritmikomento" - Jokaisen algoritmikomennon on määritettävä suorittajan yksiselitteinen toiminta. 2. Selkeys. 1. Tarkkuus. Joukkue 2. Sarja. … Joukkue n. Ryhmä 1. Lineaarinen algoritmi. Algoritmin ominaisuudet. Syklinen algoritmi. Algoritmi, jossa komennot suoritetaan peräkkäin peräkkäin, on nimeltään ... Condition.

"Lineaarinen algoritmi" - Mistä saimme tiedot. Elämme lineaarisen algoritmin mukaan. Ja se on meissä. Otimme tiedot päähän. Lineaarinen algoritmi-. Kuten mekanismi kellossa: 1:n jälkeen 2 seuraa, 2-3:n jälkeen 3-4 jälkeen algoritmin pitäisi toimia: kaikki on paikallaan: 1:n jälkeen seuraa 2, 2-3 jälkeen jne. Lineaarinen algoritmi elämä!!!

Aiheessa yhteensä 31 esitystä