Накопители на жестких магнитных дисках Классификация современных компьютеров Архитектура персонального компьютера Операционная система Windows Типы локальных сетей Несанкционированный доступ и вирусы СУБД MS Access

Курс лекций по информатике, персональный компьютер

Этапы создания программного обеспечения

3.1. Постановка задачи

На этом этапе человек, хорошо представляющий предметную область, должен четко определить цель разработки, сформулировать задачи и предложить подход к их решению.

3.2. Моделирование

- это замещение одного объекта (оригинала) другим (моделью) и изучение свойств оригинала путем исследования свойств модели. Замещение производится с целью упрощения, удешевления, ускорения изучения свойств оригинала. Оригинал и модель сходны по одним параметрам и различны по другим. Замещение правомерно (адекватно), если интересующие исследователя характеристики оригинала и модели определяются однотипными подмножествами параметров и связаны одинаковыми зависимостями этих параметров.

Модели бывают физические (макеты и опытные образцы) и математические (аналитические - математические соотношения - или имитационные, написанные на специальных алгоритмических языках).

Имитационное моделирование - это метод исследования, заключающийся в имитации на компьютере с помощью комплекса программ процесса функционирования технологии или отдельных ее частей и элементов.

Сущность метода имитационного моделирования заключается в разработке таких алгоритмов и программ, которые имитируют поведение системы, ее свойства и характеристики в необходимом для исследования составе, объеме и области изменения параметров. Компоненты информационной системы − это концептуальная схема, база данных и информационный процессор, образующие вместе систему хранения и манипулирования данными.

Принципиальные возможности метода весьма велики, он позволяет при необходимости исследовать системы любой сложности и назначения с любой степенью детализации. Ограничениями являются лишь мощность используемых компьютеров и трудоемкость подготовки сложного комплекса программ.

3.3. Алгоритмизация задачи

Алгоритм – это точное предписание, определяющее последовательность действий исполнителя, направленных на решение поставленной задачи.

Три способа записи алгоритмов - это словесный (рецепты, инструкции, правила), графический (блок-схемы по типовым правилам оказываются более наглядными), на алгоритмических языках (записи в виде операторов и зарезервированных слов).

Свойства алгоритма (должны быть обеспечены при его разработке):

- Однозначность, под которой понимается единственность толкования исполнителем правил выполнения действий и порядка их выполнения.

 - Конечность, т.е. обязательность завершения каждого из действий, составляющих алгоритм, и алгоритма в целом.

- Результативность, предполагающая, что выполнение алгоритма должно завершиться получением определенных результатов.

- Массовость, определяющая возможность применения данного алгоритма для решения целого класса задач, отвечающих общей постановке задачи. Для того чтобы алгоритм обладал этим свойством, следует составлять алгоритм, используя обозначения величин и избегая конкретных значений.

- Правильность - это способность алгоритма давать правильные результаты решения поставленной задачи.

3.4. Программирование

- это составление программы обеспечивает возможность выполнения алгоритма и поставленной задачи исполнителем - ПК. Для этого используем алгоритмические языки программирования (например, Pascal, Basic), имеющие собственный язык, операторы, синтаксис и т.д.

3.5. Ввод программы и исходных данных

- осуществляется с клавиатуры или из файлов на жестком диске.

3.6. Компиляция (трансляция)

- преобразование исходного текста программ, написанных на каком-либо языке программирования, в машинный код.

3.7. Автономная отладка программы

- это процесс тестирования программы на контрольных примерах. Эти 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 (от зацикливания до выдачи бессмысленного результата).

Сложные программы отлаживают фрагментами. Используют отладчики - специальные программы, которые позволяют выполнять отлаживаемую программу "по шагам", наблюдать за изменением значений переменных, выражений и других объектов программы. При этом возможно выявление следующих типов ошибок:

- Синтаксические - как результат нарушения правил написания предложений языка. Выявляются при компиляции программы.

- Семантические - связанные с недопустимыми значениями параметров, недопустимыми действиями над параметрами. Выявляются при работе программы или на этапе ее отладки.

- Логические - связанные с неправильным использованием тех или иных алгоритмических конструкций. Могут давать неправильные результаты при работе программы, но, например, лишь при определенном сочетании параметров. Нарушение работы программы не вызывают.

- Алгоритмические - была постановка задачи. Алгоритм разработан неправильно. Результат - программа работает без ошибок, но делает не то, что нужно.

3.8. Комплексная отладка

На этом этапе программа запускается в системе других программ и вводятся исходные данные, требуемые по условиям задачи. Полученные в результате решения выходные данные анализируются постановщиком задачи. Результат анализа может быть типа - все правильно, есть логические ошибки, неправильная постановка задачи.

3.9. Документирование

Выполняется, например, по ЕСПД (Единая система программной документации). Это стандарт, определяющий состав и содержание программной документации (руководство системному администратору, руководство пользователю и т.д.).

3.10. Эксплуатация

Осуществляется в течение некоторого времени до момента физического или морального старения компьютерной техники (программного обеспечения), завершающегося изъятием программного обеспечения из эксплуатации.

Звуковая карта

Звуковая карта явилась одним из наиболее поздних усовершенствований ПК. Она устанавливается в один из слотов материнской платы в виде дочерней карты и выполняет вычислительные операции, связанные с обработкой звуков, речи, музыки. Звук воспроизводится через внешние звуковые колонки, подключаемые к выходу звуковой карты. Специальный разъем позволяет отправить звуковой сигнал на внешний усилитель. Имеется также разъем для подключения микрофона, что позволяет записывать речь или музыку и сохранять их на жестком диске для последующей обработки и использования.

Системы, расположенные на материнской плате

Оперативная память (RAM, ОЗУ)

Существует много различных типов оперативной памяти, но с точки зрения физического принципа действия различают динамическую память и статическую память.

Ячейки динамической памяти можно представить в виде микроконденсаторов, способных накапливать заряд на своих обкладках. Чтобы заряд не утекал с обкладок, в компьютере постоянно происходит регенерация ячеек оперативной памяти. Микросхемы динамической памяти используются в качестве основной оперативной памяти компьютера. Микросхемы статической памяти (триггеры, хранящие не заряд, а состояние – вкл/выкл) используют в качестве кэш-памяти.

Оперативная память в компьютере размещается на стандартных панельках, называемых модулями. Модули вставляются в соответствующие разъемы на материнской плате. Сегодня типичным считается размер оперативной памяти в 256 Мбайт. Наиболее распространены сейчас модули типа DDR DIMM, обеспечивающие более быстрый доступ к памяти. Основными характеристиками модулей оперативной памяти является объем памяти и время доступа.  Сегодня наиболее распространены модули объемом 128-512 Мбайт. Время доступа к современной памяти составляет 5 нс, (нс – наносекунда – миллиардная доля секунды).

Процессор

Это основная микросхема компьютера, производящая все вычисления. Конструктивно состоит из ячеек, похожих на ячейки оперативной памяти, но в этих ячейках данные могут не только храниться, но и изменяться. Внутренние ячейки процессора называются регистры. Управляя засылкой данных в разные регистры процессора, можно управлять обработкой данных. На этом и основано выполнение программ. Для работы с вещественными данными в состав процессора входит сопроцессор.

С остальными устройствами компьютера процессор связан несколькими группами проводников – шинами:

Адресная шина. У процессоров Pentium она 32-разрядная, к ней подключается процессор для копирования данных из ячейки оперативной памяти с указанным 32-разрядным адресом в один из своих регистров.

Шина данных. По ней происходит копирование данных из оперативной памяти в регистры процессора и обратно. В современных ПК она 64-разрядная, т.е. за один раз на обработку поступает 8 байт.

Шина команд. Это 32-разрядная шина для засылки команд из оперативной памяти в процессор, чтобы он мог обрабатывать данные.

Совокупность всех команд, которые может выполнить процессор, образуют систему команд процессора. Система команд процессора Pentium насчитывает более тысячи различных команд.

Основными параметрами процессоров являются:

Рабочее напряжение. Раньше оно было 5 В, сейчас 2 В. Понижение напряжения позволяет увеличивать производительность без угрозы перегрева процессора.

Разрядность процессора показывает, сколько бит данных он может принять и обработать в своих регистрах за один такт. Современные процессоры – 32-разрядные.

Рабочая тактовая частота. Чем выше тактовая частота, тем больше команд сможет исполнить процессор в единицу времени. Сегодня рабочие тактовые частоты некоторых процессоров уже превосходят 3 миллиарда тактов в секунду (3ГГц).

Кэш-память – буферная память внутри процессора. Это как бы «сверхоперативная память». Когда процессору нужны данные, то он сначала обращается в кэш-память, и только если там нужных данных нет, происходит обращение в оперативную память.


Работа с электронными таблицами