Presentatie over het onderwerp van de computer als uitvoerder van opdrachten. Lezing: Computer als formele uitvoerder van algoritmen

ALGEMEEN COMPUTERSCHEMA

Persoonlijke computer(PC) in de minimaal vereiste samenstelling volgens dit schema omvat:

• belangrijkste invoerapparaten: toetsenbord en muis;
• hoofduitvoerapparaat: monitor;
• het centrale deel bevindt zich in de systeemeenheid;
• extern geheugen bevindt zich op media - schijven en wordt aangedreven door speciale schijven - schijfstations;
• Alle onderdelen van de pc zijn met behulp van interface-apparaten in één configuratie verbonden.

De structuur van een pc is gebaseerd op twee belangrijke principes: backbone-modulair principe En open architectuurprincipe. Volgens de eerste worden alle onderdelen en apparaten vervaardigd in de vorm van afzonderlijke blokken, waartussen informatie wordt verzonden via een reeks verbindingen die zijn gecombineerd tot een backbone. In dit geval kan het algemene pc-schema als volgt worden weergegeven:

Het tweede principe van het bouwen van een pc - open architectuur - impliceert de mogelijkheid om een ​​computer samen te stellen uit onafhankelijk vervaardigde onderdelen, die voor iedereen toegankelijk zijn (zoals een bouwset voor kinderen).

Gebruikte materialen van de site http://www.iiikt.narod.ru

De uitvoerder wordt gekenmerkt door:

• Woensdag;
• elementaire acties;
• commandosysteem;
• weigeringen.

Woensdag(of setting) is de ‘habitat’ van de artiest .

Commandosysteem. Elke uitvoerder kan alleen opdrachten uitvoeren vanuit een strikt gedefinieerd lijstsysteem van uitvoerderopdrachten. Voor elk commando moet worden opgegeven voorwaarden van toepassing(in welke omgevingstoestanden de opdracht kan worden uitgevoerd) en beschreven uitvoeringsresultaten ploegen.
Na het oproepen van het commando voert de uitvoerder het overeenkomstige uit elementaire actie.

Mislukkingen uitvoerderfouten treden op als een opdracht wordt aangeroepen terwijl de omgevingsstatus daarvoor onaanvaardbaar is.

Uitvoerder weet er niets van doelstellingen van het algoritme. Hij presteert allemaal ontvangen ploegen zonder vragen te stellen "waarom" en "waarom".

De computer als formele uitvoerder van algoritmen.

Laten we eens kijken naar het proces van het beheren van een informatieproces waarbij tekst wordt geselecteerd als het beheerde object. Met andere woorden, laten we eens kijken naar het informatieproces dat gepaard gaat met het bewerken (het veranderen van de status) van de tekst.
Ten eerste Om tekst te kunnen transformeren, moet er iemand of iets zijn dat deze transformaties uitvoert. Met andere woorden: het is noodzakelijk uitvoerder deze transformaties.
Ten tweede, moet het tekstconversieproces worden opgesplitst in afzonderlijke bewerkingen, die afzonderlijk moeten worden geschreven ploegen aan de uitvoerder. Elke artiest heeft een bepaalde set , commando systeem , die hij kan verwezenlijken. Tijdens het bewerken van tekst zijn verschillende bewerkingen mogelijk: fragmenten verwijderen, kopiëren, verplaatsen of vervangen. De teksteditor moet deze bewerkingen kunnen uitvoeren.
Ten derde, moet worden bepaald begintoestand van het object, in dit geval de tekst en de vereiste tekst uiteindelijke staat(doel van transformatie).
We zullen zeggen dat we een informatieproces noemen dat alle hierboven genoemde eigenschappen heeft algoritme . Een uitvoerder kan een algoritme uitvoeren als de opdrachten van het algoritme zijn opgenomen in het opdrachtsysteem van de uitvoerder.
Bijvoorbeeld: de gebruiker moet de tekst als volgt bewerken:

1. Selecteer de tekens 1 tot en met 15.
2. Knip dit fragment uit en plaats het in de buffer.
3. Plaats de cursor op de positie na het 7e teken.
4. Plak het geknipte tekstfragment.

De gebruiker kan dit algoritme formeel uitvoeren. De gebruiker drukt tijdens het uitvoeren van het algoritme op de computer op de toetsenbordtoetsen en activeert bij het werken met de grafische interface met de muis bepaalde knoppen, menu-items, enz. In feite zal de gebruiker opdrachten geven aan objecten in de Windows- en Office-softwareomgeving artiesten algoritme.

Algoritmische programmeertalen. Door het informatieproces in de vorm van een algoritme weer te geven, kunt u het toewijzen automatisch uitvoering van verschillende technische apparaten, waaronder de computer een speciale plaats inneemt. In dit geval zeggen ze dat de computer een programma uitvoert (een reeks opdrachten) dat een algoritme in een bepaalde programmeertaal implementeert.

Algoritme– een reeks acties die het proces beschrijft van het transformeren van een object van de begintoestand naar de eindtoestand, opgenomen met behulp van opdrachten die begrijpelijk zijn voor de uitvoerder.

UitvoerderHet algoritme kan een persoon of een automatisch apparaat zijn: computers, robots, werktuigmachines, satellieten, complexe huishoudelijke apparaten en zelfs kinderspeelgoed. Elk algoritme is gemaakt met een zeer specifieke uitvoerder in gedachten.

De computer voert als uitvoerder elk werk uit volgens het programma. Programma's worden door mensen geschreven en de computer voert ze formeel uit.

Ontwikkelaars van kunstmatige-intelligentiesystemen proberen een machine, net als een persoon, te leren zelfstandig een programma van zijn acties op te bouwen op basis van de omstandigheden van de taak.

Het doel is om de computer te transformeren van een formele performer in een intellectuele performer.

Het werk van beide performers bestaat uit vier blokken, maar de formele performer werkt volgens een kant-en-klaar programma, terwijl de intellectuele performer zelf het programma opstelt en het resultaat ontvangt.

Computerinformatie - gegevens, gepresenteerd in een vorm die aanvaardbaar is voor verzending en verwerking op een computer.

Om met gegevens te kunnen werken heeft de computer instructies nodig ( ploegen, actieregels). Teams worden gevormd in een lijst met teams.

Algoritmeis een reeks acties (opdrachten) om een ​​doel te bereiken.

In de 19e eeuw ontwikkelde de Engelse wiskundige en ingenieur Charles Babbage een ontwerp voor een computer die bedoeld was om automatisch lange reeksen berekeningen uit te voeren. Het belangrijkste ontwerpkenmerk van deze machine is het softwarewerkingsprincipe.

Charles Babbage wordt beschouwd als de uitvinder van de computer: hij was de eerste die een mechanische rekenmachine combineerde met het idee van programmacontrole.

Volgens zijn doel is een computer een universeel apparaat om met informatie te werken.

De werking van computers is gebaseerd op het softwarebesturingsprincipe. Elke computer is een automatisch apparaat dat werkt volgens programma's die erin zijn ingebed.

De eerste computer die een programma in zijn geheugen kon opslaan, werd ontwikkeld in 1943-1948. in de VS onder leiding van John Mauchly en Presner Eckert.

In 1945 was de beroemde wiskundige John von Neumann bij het werk betrokken, die de algemene principes formuleerde van het functioneren van universele computerapparatuur.

De eerste computer die deze principes volledig implementeerde, werd in 1949 gebouwd door de Engelse onderzoeker Maurice Wilkes. De elementenbasis verandert, computers worden steeds krachtiger, maar de meeste ervan komen nog steeds overeen met de principes die John von Neumann in zijn rapport uit 1945 schetste.

Volgens von Neumann bestaat een computer uit de volgende hoofdblokken:

Een rekenkundige logische eenheid die rekenkundige en logische bewerkingen uitvoert;

Een besturingsapparaat dat het proces van programma-uitvoering organiseert;

Een opslagapparaat, of geheugen, voor het opslaan van programma's en gegevens;

Externe apparaten voor invoer/uitvoer van informatie.

In moderne computers is dit:

Geheugen (opslagapparaat - geheugen), bestaande uit hernummerde cellen;

Een processor die een besturingseenheid (CU) en een rekenkundig-logische eenheid (ALU) omvat;

Invoerapparaat;

Uitvoerapparaat.

Deze apparaten zijn met elkaar verbonden door communicatiekanalen waarmee informatie wordt verzonden.

Het enige deel van de processor dat instructies uitvoert, wordt aangeroepen rekenkundig logisch apparaat, en het andere deel ervan, dat apparaatbeheerfuncties uitvoert, is controle apparaat. Meestal worden deze apparaten puur voorwaardelijk onderscheiden; ze zijn niet structureel gescheiden.

De processor bevat een aantal gespecialiseerde extra geheugencellen, genaamd registreert. Het register vervult de functie van kortetermijnopslag van een nummer of commando. Het belangrijkste element van het register is een elektronisch circuit genaamd trekker.

Een register is een reeks triggers die op een bepaalde manier met elkaar zijn verbonden door een gemeenschappelijk besturingssysteem.

Er zijn verschillende soorten registers, die verschillen in het type uitgevoerde bewerkingen. Enkele belangrijke registers hebben hun eigen naam, bijvoorbeeld:

- adder- ALU-register betrokken bij de uitvoering van elke operatie;

- programma teller- register CU, waarvan de inhoud overeenkomt met het adres van het volgende uitgevoerde commando. Het wordt gebruikt om automatisch een programma uit opeenvolgende geheugencellen op te halen;

- commando register- registreer CU voor het opslaan van de commandocode gedurende de tijd die nodig is voor de uitvoering ervan. Sommige bits worden gebruikt om de bewerkingscode op te slaan, de rest wordt gebruikt om operandadrescodes op te slaan.

De computer is een universele performer voor het verwerken van informatie. Dit betekent dat er voor hem, net als voor elke artiest, een bepaald commandosysteem (SCS) bestaat. Dit systeem van commando's voor een computer wordt genoemd machine-opdrachttaal(YAMK)

Computerprogramma is een algoritme ontwikkeld in NML. Of, Computerbesturingsprogramma is een reeks NML-opdrachten, waarbij elke opdracht een richtlijn is voor de processor om een ​​specifieke actie uit te voeren.

Laten we eens kijken naar de fasen van de programma-uitvoering.

Volgens de principes van John von Neumann bevinden een programma zich tijdens de uitvoering ervan en de gegevens die het verwerkt in RAM (het principe van programma's in opgeslagen geheugen). De processor voert het programma uit, beginnend bij de eerste instructie en eindigend met de laatste.

Wat is de belangrijkste eigenschap van RAM? ( vluchtig, werkt met gegevens die op dat moment actief zijn)

Wat zijn de verschillen in de perceptie van informatie door mensen en computers? ( een persoon neemt informatie waar met behulp van de zintuigen, in de vorm van tekens en signalen, en een computer neemt informatie waar in de vorm van cijfers (0 en 1).)

Hoe maak je een door een persoon geschreven programma begrijpelijk voor een computer? (vertaalmethode nodig)

Voor een computer moet alle informatie in binaire codes worden gepresenteerd, d.w.z. er is een vertaalmethode nodig. Deze vertaalmethode wordt genoemd uitzending, en de vertaler doet dit.

Conclusie: Het apparaat dat informatie in een computer verwerkt, is een processor. Daarom moet het algoritme het processorinstructiesysteem gebruiken, of met andere woorden geschreven in machinetaal, wat een reeks nullen en enen is.

Aanvankelijk compileerden programmeurs die werkten op computers van de eerste generatie (jaren '50 - '60) programma's in NML (in binaire codes), maar dit is behoorlijk complex werk, dus er werden programmeertalen op hoog niveau (HPLP) gemaakt om het programmeren te vergemakkelijken ) zijn kunstmatig gecreëerde talen met enkele tientallen woorden (operatoren) en strikte syntaxisregels. Het samenstellen van programma's in LPWU is veel eenvoudiger. Voorbeelden van LPW: Fortran, Pascal, BASIC, C, enz.

Om ervoor te zorgen dat de processor een programma kan uitvoeren dat in een programmeertaal is geschreven, moeten het programma en de gegevens waarmee het werkt in het RAM worden geladen. Het programma wordt geschreven en in het RAM geladen, en voordat de processor het in het RAM kan uitvoeren, moet er ook een vertaalprogramma zijn dat het programma vertaalt van een taal op hoog niveau naar een machineopdrachttaal.

De reeks gebeurtenissen, vanaf het samenstellen van een programma voor een kerncentrale tot de ontvangst van de resultaten van het oplossen van het probleem, ziet er dus als volgt uit

Een persoon moet altijd de beperkte mogelijkheden van een computer als artiest begrijpen, de noodzaak om te voorzien in alle subtiliteiten van de opdrachten die aan de computer zijn toevertrouwd. Een persoon ontwikkelt een algoritme, schrijft het op een programmatische computer en analyseert de resultaten van de programma-uitvoering.

De computer is de formele uitvoerder van programma's.

Een computer kan dus niet zonder een programma en brongegevens; alleen een persoon kan deze voorbereiden.

Daarom kunnen we zeggen dat probleem oplossen via de computer - dit is de formele uitvoering van een algoritme (programma), en de computer is een formele uitvoerder.

Een computer kan worden gebruikt om een ​​breed scala aan problemen op te lossen. Daarom beslist iemand op basis van de omstandigheden van het probleem welke software hij wil gebruiken. Als de software programma's bevat die geschikt zijn voor het oplossen van menselijke problemen, dan is het handiger om ze te gebruiken (teksteditor, spreadsheets, databases, presentaties).

Als u geen kant-en-klare software kunt gebruiken, moet u uw toevlucht nemen tot programmeren (besturingssystemen, OS-aanpassingen, vertalers, stuurprogramma's, archiveringsprogramma's, antivirusprogramma's).

De opkomst van algoritmen wordt geassocieerd met de oorsprong van de wiskunde. Meer dan 1000 jaar geleden (in 825) creëerde een wetenschapper uit de stad Khorezm, Abdullah (of Abu Jafar) Muhammad bin Musa al-Khorezmi, een boek over wiskunde waarin hij manieren beschreef om rekenkundige bewerkingen uit te voeren op getallen met meerdere cijfers. . Het woord algoritme zelf ontstond in Europa nadat het boek van deze wiskundige in het Latijn was vertaald.

Algoritme– een beschrijving van een reeks acties (plan), waarvan de strikte uitvoering leidt tot de oplossing van de taak in een eindig aantal stappen.

Je komt dit concept voortdurend tegen op verschillende gebieden van menselijke activiteit (kookboeken, instructies voor het gebruik van verschillende apparaten, regels voor het oplossen van wiskundige problemen...). Meestal voeren we gewone handelingen uit zonder na te denken, mechanisch. Je weet bijvoorbeeld goed hoe je een deur opent met een sleutel. Om uw kind dit echter aan te leren, zult u deze handelingen zelf en de volgorde waarin ze worden uitgevoerd duidelijk moeten uitleggen: 1. Haal de sleutel uit uw zak. 2. Steek de sleutel in het sleutelgat. 3. Draai de sleutel twee keer tegen de klok in. 4. Verwijder de sleutel.

Als je goed rondkijkt, vind je veel algoritmen die we voortdurend uitvoeren. De wereld van algoritmen is zeer divers. Desondanks is het mogelijk om de algemene eigenschappen van elk algoritme te identificeren.

Eigenschappen van algoritmen: 1. Discretie (het algoritme moet bestaan ​​uit specifieke acties die in een bepaalde volgorde volgen); 2. Determinisme (elke actie moet in elk geval strikt en ondubbelzinnig worden gedefinieerd); 3. Eindigheid (elke actie en het algoritme als geheel moeten voltooid kunnen worden); 4. Massaliteit (hetzelfde algoritme kan worden gebruikt met verschillende brongegevens); 5. Efficiëntie (geen fouten, het algoritme moet voor alle geldige invoerwaarden tot het juiste resultaat leiden).

Soorten algoritmen: 1. Lineair algoritme (beschrijving van acties die één keer in een bepaalde volgorde worden uitgevoerd); 2. Cyclisch algoritme (beschrijving van acties die een bepaald aantal keren moeten worden herhaald of totdat de taak is voltooid); 3. Vertakkingsalgoritme (een algoritme waarin, afhankelijk van de voorwaarde, een of andere reeks acties wordt uitgevoerd). 4. Hulpalgoritme (een algoritme dat in andere algoritmen kan worden gebruikt door alleen de naam aan te geven).

Voor een meer visuele weergave van het algoritme wordt het veel gebruikt grafische vorm - blokdiagram, dat is samengesteld uit standaard grafische objecten.

Fasen bij het maken van een algoritme: 1. Het algoritme moet worden gepresenteerd in een vorm die begrijpelijk is voor de persoon die het ontwikkelt. 2. Het algoritme moet worden gepresenteerd in een vorm die begrijpelijk is voor het object (inclusief een persoon) dat de in het algoritme beschreven acties gaat uitvoeren.

Het object dat het algoritme uitvoert, wordt gewoonlijk de uitvoerder genoemd.

Uitvoerder- het object dat het algoritme uitvoert.

Ideale artiesten zijn machines, robots, computers...

De uitvoerder kan slechts een beperkt aantal opdrachten uitvoeren. Daarom is het algoritme zo ontwikkeld en gedetailleerd dat het alleen die opdrachten en structuren bevat die de uitvoerder kan uitvoeren.

De uitvoerder bevindt zich, zoals elk object, in een bepaalde omgeving en kan daarin alleen toegestane handelingen uitvoeren. Als de uitvoerder een onbekend commando in het algoritme tegenkomt, stopt de uitvoering van het algoritme.

De computer is een automatische uitvoerder van algoritmen.

Een algoritme geschreven in een computerleesbare programmeertaal wordt een programma genoemd.

Programmeren is het proces waarbij een programma voor een computer wordt geschreven. Voor de eerste computers werden programma's geschreven in de vorm van een reeks elementaire bewerkingen. Het was zeer arbeidsintensief en ineffectief werk. Daarom werden vervolgens speciale programmeertalen ontwikkeld. Momenteel zijn er veel kunstmatige talen voor het schrijven van programma's. Het is echter nooit mogelijk geweest om een ​​ideale taal te creëren die voor iedereen geschikt zou zijn.

Testvragen. Wat is het verschil tussen een formele artiest en een intellectuele artiest? Wat is NMC? Wie heeft zo'n systeem voorgesteld? Wat zijn de kenmerken van het uitvoeren van een programma in NML op een computer? Wat is JPVU? Kenmerken van het uitvoeren van een computerprogramma geschreven in LPW? Waarom kan een computer een formele performer worden genoemd?

Afmetingen: 960 x 720 pixels, formaat: jpg.

Om afbeeldingen in de les weer te geven, kunt u ook gratis de presentatie “Computeruitvoering van algoritmen.ppt” in zijn geheel downloaden met alle afbeeldingen in een zip-archief. De archiefgrootte is 321 KB.

Presentatie downloaden

Algoritme

"Computeruitvoering van algoritmen" - Processor. Formele uitvoerder Algoritme en programma Kenmerken van programma-uitvoering. Kenmerken van programma-uitvoering. Uitzending. De samenstelling van de YaMK-teams werd in 1946 voorgesteld door John von Neumann. Fasen van programma-uitvoering. Programma. 1.0011+0101. Gegevens. Computer. 4. 3.

"Datamining" - Literatuur over datamining. Voorbeeld 2. Geschiedenis van datamining. Deskundige kennisverwerkingssystemen. Cybernetische methoden. Voor Kohonen-kaarten: kaarten van in- en uitgangen, andere specifieke kaarten. Voordelen van de methode. De complexiteit van het ontwikkelen en exploiteren van een Data Mining-applicatie. Ontwerpproces. Criteria: Herkenningsnauwkeurigheid Fout.

"Algoritmen in de informatica" - Volledige vorm. Vertakkende structuur. Geef meer voorbeelden van het cyclische algoritme. Nee. Lineair. Onthoud: wat is een algoritme? Actie. Cyclus structuur. Algoritmen kunnen worden beschreven: verbaal; tabelvormig; het programma gebruiken; grafisch. Hoe kun je het algoritme presenteren? Actie N. Cyclisch.

“Lineair algoritme” - Waar we de informatie vandaan hebben gehaald. Wij leven volgens een lineair algoritme. En dat zit bij ons ingebakken. We haalden informatie uit ons hoofd. Lineair algoritme-. Zoals een mechanisme in een horloge: na 1, gevolgd door 2, na 2-3, na 3-4 zou het algoritme moeten werken: alles staat op zijn plaats: na 1, gevolgd door 2, na 2-3, enz. Lineair algoritme in het leven!!

In totaal zijn er 31 presentaties