Компьютер как исполнитель команд презентация

Почему компьютер можно назвать формальным исполнителем. Контрольные вопросы

Появление алгоритмов связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад (в 825 году) ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Джафар) Мухаммед бен Муса аль-Хорезми создал книгу по математике, в которой описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами. Само слово алгоритм возникло в Европе после перевода на латынь книги этого математика.

Алгоритм – описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

Вы постоянно сталкиваетесь с этим понятием в различных сферах деятельности человека (кулинарные книги, инструкции по использованию различных приборов, правила решения математических задач. ). Обычно мы выполняем привычные действия не задумываясь, механически. Например, вы хорошо знаете, как открывать ключом дверь. Однако, чтобы научить этому малыша, придется четко разъяснить и сами эти действия и порядок их выполнения: 1. Достать ключ из кармана. 2. Вставить ключ в замочную скважину. 3. Повернуть ключ два раза против часовой стрелки. 4. Вынуть ключ.

Если вы внимательно оглянитесь вокруг, то обнаружите множество алгоритмов которые мы с вами постоянно выполняем. Мир алгоритмов очень разнообразен. Несмотря на это, удается выделить общие свойства, которыми обладает любой алгоритм.

Свойства алгоритмов: 1. Дискретность (алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке); 2. Детерминированность (любое действие должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае); 3. Конечность (каждое действие и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения); 4. Массовость (один и тот же алгоритм можно использовать с разными исходными данными); 5. Результативность (отсутствие ошибок, алгоритм должен приводить к правильному результату для всех допустимых входных значениях).

Виды алгоритмов: 1. Линейный алгоритм (описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке); 2. Циклический алгоритм (описание действий, которые должны повторятся указанное число раз или пока не выполнено задание); 3. Разветвляющий алгоритм (алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий) 4. Вспомогательный алгоритм (алгоритм, который можно использовать в других алгоритмах, указав только его имя).

Для более наглядного представления алгоритма широко используется графическая форма — блок-схема , которая составляется из стандартных графических объектов.

Вид стандартного графического объекта

Выполняемое действие записывается внутри прямоугольника

Условие выполнения действий записывается внутри ромба

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.

Рассмотрим процесс управления информационным процессом, в котором в качестве управляемого объекта выбран текст. Другими словами, рассмотрим информационный процесс, связанный с редактированием (изменением состояния) текста.
Во-первых , для того, чтобы преобразовать текст, должен существовать кто-то или что-то, который эти преобразования выполняет. Иными словами, необходим исполнитель этих преобразований.
Во-вторых , процесс преобразования текста необходимо разбить на отдельные операции, которые должны быть записаны в виде отдельных команд исполнителю. Каждый исполнитель обладает определенным набором, системой команд , которые он может выполнить. В процессе редактирования текста возможны различные операции: удаление, копирование, перемещение или замена его фрагментов. Исполнитель редактирования текста должен быть в состоянии выполнить эти операции.
В-третьих , должно быть определено начальное состояние объекта, в данном случае текста, и его требуемое конечное состояние (цель преобразования).
Будем говорить, что информационный процесс, обладающий всеми перечисленными выше свойствами, называется алгоритмом . Исполнитель может выполнить алгоритм, если команды алгоритма входят в систему команд исполнителя.
Например: пользователю необходимо отредактировать текст следующим образом:

1. Выделить символы с 1 по 15.

2. Вырезать этот фрагмент и поместить его в буфер.

3. Установить курсор на позицию после 7-го символа.

4. Вставить вырезанный фрагмент текста.

Этот алгоритм пользователь может выполнять формально. Пользователь в процессе выполнения алгоритма на компьютере будет нажимать клавиши клавиатуры, а при работе с графическим интерфейсом с помощью мыши активизировать те или иные кнопки, пункты меню и т.д. Факти­чески пользователь будет давать команды объектам программной средыWindows&Office, которые и будут исполнителями алгоритма.

Алгоритмические языки программирования. Представление информационного процесса в форме алгоритма позволяет поручить его автоматическое исполнение различным техническим устройствам, среди которых особое место занимает компьютер. При этом говорят, что компьютер исполняет программу (последовательность команд), реализующую алгоритм на каком-либо языке программирования.

14 Основные понятия алгоритмизации: формальные и неформальные исполнители алгоритмов.

Исполнитель — это некоторый объект (человек, животное, техническое устройство), способный выполнять определенный набор команд.
Команды, которые может выполнить конкретный исполнитель, образуютсистему команд исполнителя (СКИ).

Класс исполнителей необычайно разнообразен. Прежде всего, в нем 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 любимыми мелодиями вы можете быть уверены, что они воспроизводятся 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.

Управление — это процесс целенаправленного воздействия одних объектов на другие.

Исполнители являются объектами управления. Управлять ими можно, составив для них алгоритм.

Алгоритм — это предназначенное для конкретного исполнителя точное описание последовательности действий, направленных на решение поставленной задачи.

Алгоритмы могут быть записаны в виде таблицы, нумерованного списка на естественном языке или изображены с помощью блок-схемы. Программа — это алгоритм, записанный по правилам понятного исполнителю-компьютеру языка.

15 Алгоритмические конструкции: линейная, разветвление, циклы

Понять , что компьютер — это формальный исполнитель программ.

Научиться рассказывать о компьютере как об универсальном исполнителе, используя термины информатики.

Содержимое разработки

КОМПЬЮТЕР КАК ИСПОЛНИТЕЛЬ

Выполнил учитель информатики

Громаков Станислав Иванович

Дай определение следующим терминам:

Догадайся, без какого универсального исполнителя в наше время трудно обойтись?

Обдумай высказывание знаменитого ученого А.Эйнштейна:

«Как бы машина хорошо ни работала, решая поставленную перед ней задачу, но она никогда не придумает ни одной.»

2. В какой форме должны быть записаны команды алгоритма для компьютера, чтобы он мог их выполнить?

3. Можно ли компьютер назвать исполнителем алгоритма?

• Кто для компьютера придумывает задачи и создаёт алгоритмы?

« Компьютер как исполнитель»

Прочитай вопросы в учебнике на с 49. Подумай и сформулируй задачи урока.

Работа в группах:

Когда компьютер может исполнять алгоритм?

Почему компьютер является формальным исполнителем?

Что такое универсальный исполнитель?

Какие программы необходимы для работы компьютера?

За групповую работу – 3 балла

Вывод из групповой работы:

• Компьютер умеет выполнять программы, написанные на языках программирования.
• Компьютер является формальным исполнителем( только исполняет команды и ничего не спрашивает).
• Компьютер можно назвать универсальным исполнителем, так как он может обрабатывать данные разных видов и использоваться людьми разных профессий.
• Для работы компьютера нужны системные и прикладные программы.

Выполни задания в тетради:

За первое задание – 3 балла

За пятое задание – 2 балла

За шестое задание – 1 балл

6. Отметь верные высказывания. Вставь пропущенные буквы.

6. Отметь верные высказывания. Вставь пропущенные буквы.

Выполни задание на компьютере:

Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ)

Основные вопросы: Формальный исполнительАлгоритм и программаОсобенности выполнения программы

Алгоритмы и программы Алгоритм-это последовательность действий для достижения цели(результата)

Алгоритмы и программы Состав команд ЯМК предложил Джон фон Нейман в 1946г.

Алгоритмы и программы Программа управления компьютером- это последовательность команд ЯМК.Каждая команда-директива для процессора на выполнение определённого действия

Этапы выполнения программы

Особенности выполнения программы

Особенности выполнения программы

ВЫВОД: Компьютер не обладает способностью к анализу результатов, не может обойтись без программы и исходных данных, следовательно, компьютер- формальный исполнитель алгоритмов и программ.

Контрольные вопросы В чём отличие формального исполнителя от интеллектуального?Что такое ЯМК? Кто предложил такую систему?Какие особенности выполнения программы на ЯМК компьютером?Что такое ЯПВУ? Особенности выполнения программы компьютером, написанной на ЯПВУ?Почему компьютер можно назвать формальным исполнителем?

Open Library — открытая библиотека учебной информации

Компьютеры Тема 2.3: Компьютер как исполнитель команд. Программный принцип работы компьютера. Примеры компьютерных моделей различных процессов

Алгоритм –последовательность действий, описывающая процесс преобразования объекта из начального состояния в конечное, записанная с помощью понятных исполнителю команд.

Исполнителœем алгоритма может быть человек или автоматическое устройство – компьютеры, роботы, станки, спутники, сложная бытовая техника и даже детские игрушки. Каждый алгоритм создается в расчете на вполне конкретного исполнителя.

Компьютер, как исполнитель, любую работу выполняет по программе. Программы пишут люди, а компьютер формально их выполняет.

Разработчики систем искусственного интеллекта пытаются научить машину, подобно человеку, самостоятельно строить программу своих действий, исходя из условия задачи.

Ставится цель превращения компьютера из формального исполнителя в интеллектуального исполнителя.

Работа обоих исполнителœей состоит из четырёх блоков, но формальный исполнитель работает по уже готовой программе, а интеллектуальный – сам составляет программу и получает результат.

Информация для компьютера — данные, представленные в форме, приемлемой для её передачи и обработки на компьютере.

Для работы с данными компьютеру необходимы инструкции (команды, правила действия). Команды формируются в перечень команд.

Алгоритм — ϶ᴛᴏ последовательность действий (команд) для достижения цели.

В XIX веке английским математиком и инженером Чарльзом Бэббиджем был разработан проект вычислительной машины, которая предназначалась для автоматического проведения длинных цепочек вычислений. Главной особенностью конструкции этой машины является программный принцип работы.

Чарльза Беббиджа считают изобретателœем компьютера – он впервые соединил механический арифмометр с идеей программного управления.

По своему назначению компьютер — ϶ᴛᴏ универсальный прибор для работы с информацией.

В основу работы компьютеров положен программный принцип управления. Любой компьютер представляет собой автоматическое устройство, работающее по заложенным в него программам.

Первая вычислительная машина, способная хранить программу в своей памяти, разрабатывалась в 1943—1948 гᴦ. в США под руководством Джона Мочли и Преснера Экерта.

В 1945 ᴦ. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств.

Первый компьютер, в котором были полностью реализованы эти принципы, был построен в 1949 ᴦ. английским исследователœем Морисом Уилксом. Изменяется элементная база, компьютеры становятся всœе более и более мощными, но до сих пор большинство из них соответствуют тем принципам, которые изложил в своем докладе в 1945 ᴦ. Джон фон Нейман.

Согласно фон Нейману, ЭВМ состоит из следующих базовых блоков:

— арифметико-логическое устройство, выполняющее арифметические и логические операции;

— устройство управления, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ организует процесс выполнения программ;

— запоминающее устройство, или память, для хранения программ и данных;

— внешние устройства для ввода-вывода информации.

В современных компьютерах это:

— память (запоминающее устройство — ЗУ), состоящая из перенумерованных ячеек;

— процессор, включающий в себя устройство управления (УУ) и арифметико-логическое устройство (АЛУ);

Эти устройства соединœены между собой каналами связи, по которым передается информация.

Функции памяти: — прием информации из других устройств; — запоминание информации; — выдача информации по запросу в другие устройства машины.

Функции процессора: — обработка данных по заданной программе путем выполнения арифметических и логических операций; — программное управление работой устройств компьютера.

Одна часть процессора, которая выполняет команды, принято называть арифметико-логическим устройством, а другая его часть, выполняющая функции управления устройствами, — устройством управления. Обычно эти устройства выделяются чисто условно, конструктивно они не разделœены.

В составе процессора имеется ряд специализированных дополнительных ячеек памяти, называемых регистрами. Регистр выполняет функцию кратковременного хранения числа или команды. Основным элементом регистра является электронная схема, называемая триггером.

Регистр представляет собой совокупность триггеров, связанных друг с другом определœенным образом общей системой управления.

Существует несколько типов регистров, отличающихся видом выполняемых операций. Некоторые важные регистры имеют свои названия, к примеру:

— сумматор — регистр АЛУ, участвующий в выполнении каждой операции;

— счетчик команд — регистр УУ, содержимое которого соответствует адресу очередной выполняемой команды. Он служит для автоматической выборки программы из последовательных ячеек памяти;

— регистр команд — регистр УУ для хранения кода команды на период времени, необходимый для ее выполнения. Часть его разрядов используется для хранения кода операции, остальные — для хранения кодов адресов операндов.

Компьютер является универсальным исполнителœем по обработке информации. Значит, для него, как для любого исполнителя, существует определённая система команд (СКИ). Такая система команд для компьютера принято называть языком машинных команд (ЯМК)

Программа для компьютера — ϶ᴛᴏ алгоритм, разработанный на ЯМК. Или, Программа управления компьютером — ϶ᴛᴏ последовательность команд ЯМК, где каждая команда – директива для процессора на выполнение определённого действия.

Рассмотрим этапы выполнения программы.

Согласно принципам Джона фон Неймана, программа во время её исполнения и данные, которые она обрабатывает, находятся в оперативной памяти (принцип хранимой в памяти программы). Процессор исполняет программу начиная с первой команды и заканчивая последней.

— Какое основное свойство оперативной памяти? (энергозависимость, работает с данными, активными в текущий момент времени)

Какие есть особенности в восприятии информации человеком и компьютером? (человек воспринимает информацию с помощью органов чувств, в виде знаков и сигналов, а компьютер воспринимает информацию в виде цифр (0 и 1).)

— Как сделать так, чтобы программа, написанная человеком была понятна компьютеру? (нужен способ перевода)

Для компьютера вся информация должна быть представлена в двоичных кодах, ᴛ.ᴇ. необходим способ перевода. Такой способ перевода принято называть трансляцией, а выполняет это транслятор.

Вывод: Устройством, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ обрабатывает информацию в компьютере, является процессор, следовательно, алгоритм должен использовать систему команд процессора, или другими словами записан на машинном языке, представляющем собой последовательности нулей и единиц

Сначала программисты, работавшие на компьютерах первого поколения (50-е – 60-е ᴦ.ᴦ.), составляли программы на ЯМК (в двоичных кодах), но это довольно сложная работа͵ в связи с этим для облегчения программирования были созданы языки программирования высокого уровня (ЯПВУ) — это искусственно созданные языки с несколькими десятками слов (операторов) и строгими правилами синтаксиса. Составление программ на ЯПВУ намного проще. Примеры ЯПВУ: Фортран, Паскаль, Бейсик, Си и др.

Для того чтобы процессор мог выполнить программу, написанную на языке программирования, она и данные с которыми она работает должны быть загружены в оперативную память. Программа написана и загружена в оперативную память и для того чтобы процессор ее выполнил в оперативной памяти, должна быть еще и программа переводчик (транслятор), который переводит программу с языка высокого уровня на язык машинных команд

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, цепочка событий от составления программы на ЯПВУ до получения результатов решения задачи выглядит так

Человек всœегда должен понимать ограниченность возможность компьютера как исполнителя, крайне важность предусмотреть всœе тонкости команд, поручаемых компьютеру. Человек разрабатывает алгоритм, записывает его на ЯПВУ и анализирует результаты выполнения программы.

Компьютер является формальным исполнителœем программ.

Итак, компьютер не может обойтись без программы и исходных данных, подготовить их может только человек.

По этой причине можно говорить, что решение задач компьютером — это формальное исполнение алгоритма (программы), а компьютер является формальным исполнителœем.

Компьютер может быть использован для решения самых разнообразных задач, в связи с этим, исходя из условия задачи, человек решает, каким программным средством пользоваться. В случае если в состав ПО входят программы, подходящие для решения задач человека, то удобнее ими воспользоваться (текстовый редактор, электронные таблицы, базы данных, презентации).

В случае, если нельзя воспользоваться готовым программным обеспечением, приходится прибегать к программированию (операционные системы, доработка ОС, трансляторы, драйверы, архиваторы, антивирусы).

© Copyright 2022 — Open Library — открытая библиотека учебной информации | Все материалы сайта доступны по лицензии: Creative Commons Attribution 4.0