78200

Технологический цикл обработки информации на ПК

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Составление программы обеспечивает возможность выполнения алгоритма и соответственно поставленной задачи исполнителем-компьютером. Пятый этап ввод программы и исходных данных в ЭВМ. Переменная это объект который в ходе выполнения программы может менять свое значение. Шестой этап тестирование и отладка программы.

Русский

2015-02-07

63 KB

2 чел.

екция: Технологический цикл обработки информации на ПК.      Страница 3 из 3

Оглавление

[1] Оглавление

[1.0.1] Основные этапы решения задач на компьютере

[1.0.2] Трансляторы

[1.0.3] Язык программирования Паскаль

[1.0.4] Использование среды программирования ТУРБО ПАСКАЛЬ

[1.0.5] Контрольные вопросы

Урок-лекция №2

Тема: Технологический цикл обработки информации на ПК.

Цель: формирование представлений об основных этапах решения задач, дать понятие алгоритму.

Основные этапы решения задач на компьютере

Процесс решения задач на компьютере - это совместная деятельность человека и ЭВМ. Этот процесс можно представить в виде нескольких последовательных этапов. На долю человека приходятся этапы, связанные с творческой деятельностью — постановкой, алгоритмизацией, программированием задач и анализом результатов, а на долю компьютера — этапы обработки информации в соответствии с разработанным алгоритмом.

Рассмотрим эти этапы на следующем примере: пусть задан массив чисел. Требуется проверить, все ли числа принадлежат заданному интервалу. Интервал задается границами А и В.

Первый этап - постановка задачи. На этом этапе участвует человек, хорошо представляющий предметную область задачи. Он должен четко определить цель задачи, дать словесное описание содержания задачи и предложить общий подход к ее решению. Для задачи проверки чисел, принадлежащих заданному интервалу, человек, знающий, как осуществляется проверка, может описать задачу следующим образом: ввести два целых числа, задающих диапазон проверки, сравнить выбранное число из массива с границами. Если число принадлежит интервалу, то выдать сообщение о принадлежности и, наоборот, выдать сообщение о непринадлежности. Проверить все ли элементы массива просмотрены. Если да, то печать сообщения и конец сравнений. Если нет, то продолжить сравнение.

При этом способе отсутствует наглядность вычислительного процесса, т.к. нет достаточной формализации.

Второй этап - математическое или информационное моделирование. Цель этого этапа - создать математическую модель решаемой задачи, которая может быть реализована в компьютере. Существует целый ряд задач, где математическая постановка сводится к простому перечислению формул и логических условий. Для вышеописанной задачи данный этап приведет к следующему: введенные в компьютер числа интервала запомним в памяти под именами А и В, затем выполним проверку каждого элемента массива на принадлежность диапазону по формуле A<=xi<=B. Если условие не выполнится, то выводим об этом сообщение с последующим завершением задачи.  Иначе - сообщение о наличии элементов, входящих в заданный интервал.

Третий этап - алгоритмизация задачи.  На основе математического описания необходимо разработать алгоритм решения.

Алгоритмизация - это процесс построения алгоритма решения задачи, результатом которого является выделение этапов процесса обработки данных, формальная запись содержания этих этапов и определение порядка их выполнения.

Алгоритм - это точное предписание, определяющее вычислительный процесс, ведущий от изменяемых начальных данных к решению поставленной задачи.

Четвертый этап — программирование. Программа - это алгоритм, записанный в форме, воспринимаемой машиной. Программа содержит наряду с описанием данных команды, в какой последовательности, над какими данными и какие операции должна выполнять машина, а также в какой форме следует получить результат. Это обеспечивают различные операторы.

Составление программы обеспечивает возможность выполнения алгоритма и соответственно поставленной задачи исполнителем-компьютером.

Пятый этап - ввод программы и исходных данных в ЭВМ. Данные - это факты и идеи, представленные в формализованном виде, позволяющем передавать или обрабатывать эти факты и идеи с помощью некоторого процесса. Оператор - совокупность символов, указывающих операцию и значения, либо местонахождение ее элементов. Переменная - это объект, который в ходе выполнения программы может менять свое значение.

Программа и исходные данные вводятся в ЭВМ с клавиатуры с помощью редактора текстов, и для постоянного хранения осуществляется их запись на гибкий или жесткий магнитный диск.

Шестой этап - тестирование и отладка программы. На этом этапе происходят исполнение алгоритма с помощью ЭВМ, поиск и исключение ошибок. При этом программисту приходится выполнять работу по проверке работы программы, поиску и исключению ошибок, и поэтому для сложных программ этот этап часто требует гораздо больше времени и сил, чем написание первоначального текста программы. Отладка программы - сложный и нестандартный процесс. Исходный план отладки заключается в том, чтобы оттестировать программу на контрольных примерах.

Контрольные примеры стремятся выбрать так, чтобы при работе с ними программа прошла все основные пути блок-схемы алгоритма, поскольку на каждом из путей могут быть свои ошибки, а детализация плана зависит от того, как поведет себя программа на этих примерах: на одном она может зациклиться (т. е. бесконечно повторять одно и то же действие); на другом - дать явно неверный или бессмысленный результат и т. д. Сложные программы отлаживают отдельными фрагментами.

Седьмой этап - исполнение отлаженной программы и анализ результатов.  На этом этапе программист запускает программу и задает исходные данные, требуемые по условию задачи.

Полученные в результате решения выходные данные анализируются постановщиком задачи, и на основании этого анализа вырабатываются соответствующие решения, рекомендации, выводы. Например, если при решении задачи на компьютере результат сложения двух чисел 2 и 3 будет 4, то следует сделать вывод о том, что надо изменить алгоритм и программу.

Возможно, что по итогам анализа результатов потребуются пересмотр самого подхода к решению задачи и возврат к первому этапу для повторного выполнения всех этапов с учетом приобретенного опыта. Таким образом, в процессе создания программы некоторые этапы будут повторяться до тех пор, пока мы получим алгоритм и программу, удовлетворяющие показанным выше свойствам.

Трансляторы

Каждая машина имеет свой собственный язык (машинный язык) и может выполнять программы только на этом языке. Это последовательность машинных команд. Писать программы на машинном языке очень сложно и утомительно. Для повышения производительности труда программистов применяются искусственные языки программирования. При этом требуется перевод программы, написанной на таком языке, на машинный язык. Этот перевод выполняет транслятор. Наиболее часто встречающимся транслятором интерпретирующего типа является транслятор с языка Бейсик, где команды читаются, преобразуются и выполняются сразу. Итогом работы такого транслятора являются требуемые результаты.

Транслятор с Паскаля - компилирующего типа. Текст программы на исходном языке сначала переводится в текст на машинном языке и получается так называемый объектный модуль. Затем объектный модуль должен быть обработан программой Редактором межпрограммных связей и только после этого программа будет готова к выполнению.

Так как текст записанной на Паскале программы не понятен компьютеру, то требуется перевести его на машинный язык. Такой перевод программы с языка программирования на язык машинных кодов называется трансляцией (translation — перевод), а выполняется он специальными программами - трансляторами.

Существует три вида трансляторов: интерпретаторы, компиляторы и ассемблеры.

Интерпретатором называется транслятор, производящий пооператорную (покомандную) обработку и выполнение исходной программы.

Компилятор преобразует (транслирует) всю программу в модуль на машинном языке, после этого программа записывается в память компьютера и лишь потом исполняется.

Ассемблеры переводят программу, записанную на языке ассемблера (автокода), в программу на машинном языке.

Любой транслятор решает следующие основные задачи:

  •  анализирует транслируемую программу, в частности определяет, содержит ли она синтаксические ошибки;
  •  генерирует выходную программу (ее часто называют объектной или рабочей) на языке команд ЭВМ (в некоторых случаях транслятор генерирует выходную программу на промежуточном языке, например, на языке ассемблера);
  •  распределяет память для выходной программы (в простейшем случае это заключается в назначении каждому фрагменту программы, переменным, константам, массивам и другим объектам своих адресов участков памяти).

Язык программирования Паскаль

Язык программирования Паскаль (назван в честь выдающегося французского математика и философа Блеза Паскаля (1623 — 1662)), разработан в 1968 — 1971 гг. Н.Виртом. Язык Паскаль, созданный первоначально для обучения программированию как систематической дисциплине, скоро стал широко использоваться для разработки программных средств в профессиональном программировании.

Благодаря своей компактности, удачному первоначальному описанию Паскаль оказался достаточно легким для изучения. Язык программирования Паскаль отражает фундаментальные и наиболее важные концепции (идеи) алгоритмов в очевидной и легко воспринимаемой форме, что предоставляет программисту средства, помогающие проектировать программы. Язык Паскаль позволяет четко реализовать идеи структурного программирования и структурной организации данных. Язык Паскаль сыграл большую роль в развитии методов аналитического доказательства правильности программ и позволил реально перейти от методов отладки программ к системам автоматической проверки правильности программ.

Применение языка Паскаль значительно подняло "планку" надежности разрабатываемых программ за счет требований Паскаля к описанию используемых в программе переменных, проверки согласованности программы при компиляции без ее выполнения.

Использование среды программирования ТУРБО ПАСКАЛЬ

Разработка программ на Паскале включает в себя следующие действия (этапы разработки программы): ввод и редактирование текста программы на языке программирования Паскаль, ее трансляцию, отладку.

Для выполнения каждого этапа применяются специальные средства: для ввода и редактирования текста используется редактор текстов, для трансляции программы - компилятор,  для построения исполняемого компьютером программного модуля с объединением разрозненных откомпилированных модулей и библиотекой стандартных процедур Паскаля - компоновщик (linker), для отладки программ с анализом ее поведения, поиском ошибок, просмотром и изменением содержимого ячеек памяти компьютера - отладчик (debugger).

Систему программирования Турбо Паскаль называют интегрированной (integration — объединение отдельных элементов в единое целое) средой программирования, так как она объединяет в себе возможности ранее разрозненных средств, используемых при разработке программ: редактора текстов, компилятора, компоновщика, отладчика, и при этом обеспечивает программисту великолепные сервисные возможности. Часто ее кратко называют IDE (Integrated Development Environment - интегрированная среда разработки).

Контрольные вопросы

  1.  Назовите основные этапы решения задач на компьютере.
  2.  Перечислите основные языки программирования. Дайте краткое описание каждого.
  3.  Дайте определение следующим понятиям: трансляторы, компиляторы, отладчики, интерпретаторы.
  4.  Назначение языка программирования Паскаль. Перечислите этапы разработки программ на Паскале.
  5.  Опишите интегрированную среду разработки.