29)Компьютер как исполнитель алгоритмов. Программа как изображение алгоритма в терминах команд, управляющих работой компьютера.
Стадии создания алгоритма: 1. Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной человеку, который его разрабатывает. 2. Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной тому объекту (в том числе и человеку), который будет выполнять описанные в алгоритме действия.
Объект, который будет выполнять алгоритм, обычно называют исполнителем.
Исполнитель — объект, который выполняет алгоритм.
Идеальными исполнителями являются машины, роботы, компьютеры.
Исполнитель способен выполнить только ограниченное количество команд. Поэтому алгоритм разрабатывается и детализируется так, чтобы в нем присутствовали только те команды и конструкции, которые может выполнить исполнитель.
Исполнитель, как и любой объект, находится в определенной среде и может выполнять только допустимые в нем действия. Если исполнитель встретит в алгоритме неизвестную ему команду, то выполнение алгоритма прекратится.
Компьютер – автоматический исполнитель алгоритмов.
Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой.
Программирование — процесс составления программы для компьютера. Для первых ЭВМ программы записывались в виде последовательности элементарных операций. Это была очень трудоемкая и неэффективная работа. Поэтому в последствии были разработанные специальные языки программирования. В настоящее время существует множество искусственных языков для составления программ. Однако, так и не удалось создать идеальный язык, который бы устроил бы всех.
Билет 15. Персональный компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ)
Работа компьютера имитирует (моделирует) информационную деятельность человека.
Но компьютер – техническое устройство, поэтому для того, чтобы он выполнял определенные действия, им нужно управлять.
Компьютер действует как автоматический, формальный исполнитель алгоритмов обработки информации. Это его главное свойство. Автоматизм в его работе означает, что некоторые действия он выполняет без вмешательства человека в соответствии со следующими общими принципами:
ü Двоичное кодирование информации
ü Программное управление работой компьютера (идея Чарльза Беббиджа)
ü Хранимая программа (по предложению американского математика Джона фон Неймана (1903 – 1957) наряду с данными каждая команда программы работы компьютера, кодируемая определенной последовательностью нулей и единиц, помещается как число в одной из ячеек оперативной памяти)
Как в действительности происходит реализация этих принципов и осуществляется формальная автоматическая работа компьютера?
Современный компьютер – это единство аппаратных средств (Hardware) и программного обеспечения (Software).
Компьютерная программа – это закодированная информация о действиях, которые предписывается выполнить компьютеру, алгоритм для исполнения компьютером, записанный на языке двоичных кодов, или на специальном языке программирования.
Чтобы на компьютере можно было решать задачи, нужна совокупность программ – программное обеспечение, классификацию которого отражает схема.
| Средства контроля и диагностики | ||
| Системное | ||
| Операционные системы | ||
| Программное обеспечение (ПО) | Система программирования | Трансляторы |
| Языки программирования | ||
| Пакеты прикладных программ | ||
| Уникальное | Прикладное | |
| Библиотеки стандартных программ |
Пользователь вводит с клавиатуры команды компьютерной программы, написанной на языке программирования. Команды накапливаются в оперативной памяти, автоматически переводясь в машинные коды, благодаря программе – переводчику – транслятору с языка программирования на язык машинных кодов.
Устройство управления (УУ) процессора воспринимает, считывая из оперативной памяти, команду за командой, анализирует, а затем организует ее выполнение, используя соответствующие устройства компьютера. Эти устройства произведут действия: напечатают на бумаге, выведут на экран, воспримут с клавиатуры, занесут на магнитный диск и т.д.
Для выполнения команд самим процессором, в нем предусмотрено арифметико – логическое устройство (АЛУ). Выполнив одну команду из оперативной памяти, компьютер переходит к другой команде и так, пока не встретит команду на окончание работы или команду, которую не сможет выполнить. Он не сможет выполнить команду, если она предназначается устройству, не подключенному к компьютеру, или отсутствует в его системе команд, или содержит синтаксическую ошибку. Если программа составлена правильно, то компьютер выполнит программу за конечное число шагов и выдаст человеку результат решения задачи.
Выполнение команд компьютером осуществляется с помощью электронных схем, реализующих логические функции формальной, булевой алгебры, например логическое умножение, сложение, отрицание.
Кроме того, программы составляются программистами по алгоритмам решения определенных задач. Человек не объясняет исполнителю – компьютеру свои цели и смысл команд программы. Очевидно, что компьютер и не сможет понять смысла совершаемых им действий. Более того, компьютер не обладает способностью к анализу результатов, например, относительно их соответствия постановке задачи. Компьютер не может обойтись без программы и исходных данных, подготовить которые под силу только человеку. Таким образом, и с этой точки зрения решение задачи компьютером – также формальное исполнение алгоритма ее решения, закодированного и хранимого вместе с данными в оперативной памяти.
Человек, принимая во внимание этот факт, должен понимать ограниченность возможностей компьютера как исполнителя и предусматривать точность в задании команд, поручаемых компьютеру для исполнения, так как вся ответственность за использование компьютера лежит только на людях (пользователях).
Формальные исполнители
Выделяют два типа исполнителей: формальных и неформальных. Формальный исполнитель одну и ту же команду всегда выполняет одинаково. Неформальный исполнитель может выполнять команду по-разному.
Например, при многократном прослушивании диска с любимой музыкой вы можете быть уверены, что она воспроизводится проигрывателем (формальным исполнителем) одинаково. Но вряд ли кому-нибудь из певцов (неформальному исполнителю) удастся несколько раз совершенно одинаково исполнить песню из своего репертуара.
Как правило, человек выступает в роли неформального исполнителя. Формальными исполнителями являются преимущественно технические устройства. Человек в роли неформального исполнителя сам отвечает за свои действия. За действия формального исполнителя отвечает управляющий им объект.
Рассмотрим более подробно множество формальных исполнителей. Формальные исполнители необычайно разнообразны, но для каждого из них можно указать круг решаемых задач, среду, систему команд, систему отказов и режимы работы.
1. Круг решаемых задач. Каждый исполнитель создается для решения определенного класса задач.
2. Среда исполнителя. Область, обстановку, условия, в которых действует исполнитель, принято называть средой данного исполнителя.
3. Система команд исполнителя. Предписание о выполнении отдельного законченного действия исполнителя называется командой. Совокупность всех команд, которые могут быть выполнены некоторым исполнителем, образует СКИ — систему команд исполнителя.
4. Система отказов исполнителя. Отказ «не понимаю» возникает тогда, когда исполнителю подается команда, не входящая в его СКИ. Отказ «не могу» возникает тогда, когда команда из СКИ не может быть им выполнена в конкретных условиях среды.
5. Режимы работы исполнителя. Для большинства исполнителей предусмотрены режимы непосредственного и программного управления. В первом случае исполнитель ожидает команд от управляющего объекта и немедленно выполняет каждую поступившую команду. Во втором случае исполнителю сначала задаётся полная последовательность команд (программа), а затем он выполняет все эти команды в автоматическом режиме. Ряд исполнителей работает только в одном из названных режимов.
Почему компьютер называют формальным исполнителем?
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Выполни
- Сравни исполнителя-человека и исполнитель-компьютер с помощью таблицы.
- Составь короткий рассказ по результатам анализа этой таблицы.
- Оформи таблицу и рассказ в текстовом редакторе.
- Сохрани файл под именем «Исполнители» в папке «Моё портфолио».
Задание 25. Группа четырёх туристов должна пройти по мосту в темноте. Идти по мосту одновременно могут не более двух туристов. При этом они могут пользоваться только одним фонарём. Перебросить фонарь с одного берега на другой нельзя, поэтому кто-то из них должен вернуться с фонарём.
Аня проходит через мост за 1 минуту, Борис – за 2 минуты, Вася – за 5 минут и Даша – за 10 минут.
Какое наименьшее время требуется туристам, чтобы все они перешли по мосту на другой берег?
1) Аня и Борис идут на другой берег, что займёт 2 минуты.
2) Аня возвращается обратно с фонарём за 1 минуту.
3) Аня отдаёт фонарь Васе и Даше, за 10 минут перейдут на другой берег.
4) Они отдают фонарь Борису, и он возвращается за Аней за 2 минуты.
5) Аня и Борис идут на другой берег за 2 минуты.
6) ФиналОчка: Туристам потребуется 17 минут перейти на другой берег.
Ответ: 17 минут
Решение заданий из учебника Информатика 8 класс Босова, параграф 2.1 Алгоритмы и исполнители. Понятие алгоритма, Исполнитель алгоритма, Свойства алгоритма, Возможность автоматизации деятельности человека.
