Презентация на тему "Принципы обработки информации ПК.

ПРИНЦИПЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ КОМПЬЮТЕРОМ

Несмотря на разнообразие компьютеров в современном мире, все они строятся по единой принципиальной схеме, основанной на фундаменте идеи программного управления  Чарльза Бэббиджа  (середина XIX в). Эта идея была реализована при создании первой ЭВМ ENIAC в 1946 году коллективом учёных и инженеров под руководством известного американского математика  Джона фон Неймана , сформулировавшего  концепцию ЭВМ с вводимыми в память программами и числами  - программный принцип .

Главные элементы концепции:

• двоичное кодирование информации;

• программное управление;

• принцип хранимой программы;

• принцип параллельной организации вычислений, согласно которому операции над числом проводятся по всем его разрядам одновременно.

Понятие алгоритма

Алгоритм  – система точных и понятных предписаний (команд, инструкций, директив) о содержании и последовательности выполнения конечного числа действий, необходимых для решения любой задачи данного типа. Как всякий объект, алгоритм имеет название (имя). Также алгоритм имеет начало и конец.

Понятие алгоритма

Применительно к ЭВМ алгоритм определяет вычислительный процесс, начинающийся с обработки некоторой совокупности возможных исходных данных и направленный на получение определенных этими исходными данными результатов. Термин вычислительный процесс распространяется и на обработку других видов информации, например, символьной, графической или звуковой.

Основные свойства алгоритмов

• Дискретность (от лат. discretus – разделенный, прерывистый) указывает, что любой алгоритм должен состоять из конкретных действий, следующих в определенном порядке.
• Детерминированность (от лат. determinate – определенность, точность) указывает, что любое действие алгоритма должно быть строго и недвусмысленно определено в каждом случае.
• Конечность определяет, что каждое действие в отдельности и алгоритм в целом должны иметь возможность завершения.
• Результативность требует, чтобы в алгоритме не было ошибок, т.е. при точном исполнении всех команд процесс решения задачи должен прекратиться за конечное число шагов и при этом должен быть получен ответ.
• Массовость  заключается в возможности применения алгоритма к целому классу однотипных задач, различающихся конкретными значениями исходных данных (разработка в общем виде).

Задание алгоритма

Для задания алгоритма необходимо описать следующие его элементы:

• набор объектов, составляющих совокупность возможных исходных данных, промежуточных и конечных результатов;

• правило начала;

• правило непосредственной переработки информации (описание последовательности действий);

• правило окончания;

• правило извлечения результатов.

Способы описания алгоритмов:

• словесный (на естественном языке);
• графический (с помощью стандартных графических объектов (геометрических фигур) – блок-схемы);
• программный (с помощью языков программирования)

Словесно – формульный алгоритм

При словесно-формульном способе алгоритм записывается в виде текста с формулами по пунктам, определяющим последовательность действий.

Пример : необходимо найти значение следующего выражения:

у = 2а – (х+6).

Словесно-формульным способом алгоритм решения этой задачи может быть записан в следующем виде:

1. Ввести значения а и х.

2. Сложить х и 6.

3. Умножить a на 2.

4. Вычесть из 2а сумму (х+6).

5. Вывести у как результат вычисления выражения.

Блок - схемы

При блок - схемном описании алгоритм изображается геометрическими фигурами (блоками), связанными по управлению линиями (направлениями потока) со стрелками. В блоках записывается последовательность действий.

Преимущества:

• наглядность: каждая операция вычислительного процесса изображается отдельной геометрической фигурой.
• графическое изображение алгоритма наглядно показывает разветвления путей решения задачи в зависимости от различных условий, повторение отдельных этапов вычислительного процесса и lругие детали.

К сведению: Оформление программ должно соответствовать определенным требованиям. В настоящее время действует единая система программной документации (ЕСПД), которая устанавливает правила разработки, оформления программ и программной документации. В ЕСПД определены и правила оформления блок-схем алгоритмов (ГОСТ 10.002-80 ЕСПД, ГОСТ 10.003-80 ЕСПД).

Пример блок - схемы

Алгоритм нахождения суммы 10-ти чисел

Блоки на блок - схемах

Операции обработки данных и носители информации изображаются на схеме соответствующими блоками .

Большая часть блоков по построению условно вписана в прямоугольник со сторонами а и b. Минимальное значение а = 10 мм , увеличение а производится на число, кратное 5 мм . Размер b=1,5a . Для от дельных блоков допускается соотношение между а и b, равное 1:2. В пределах одной схемы рекомендуется изображать блоки одинаковых размеров. Все блоки нумеруются.

Виды блоков

Наименование

Обозначение

Процесс

Функции

Ввод-вывод

Решение

Выполнение операции или группы операций, в результате которых изменяется значение, форма представления или расположение данных.

Предопределенный процесс

Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображения результатов обработки (вывод).

Выбор направления выполнения алгоритма в зависимости от некоторых переменных условий.

Документ

Использование ранее созданных и отдельно написанных программ (подпрограмм).

Вывод данных на бумажный носитель.

Виды блоков

Наименование

Обозначение

Магнитный диск

Функции

Пуск-останов

Ввод-вывод данных, носителем которых служит магнитный диск.

Соединитель

Межстраничный соединитель

Начало, конец, прерывание процесса обработки данных.

Комментарий

Указание связи между прерванными линиями, соединяющими блоки.

Указание связи между прерванными линиями, соединяющими блоки, расположенные на разных листах.

Связь между элементом схемы и пояснением.

Правила создания блок - схем

• Линии, соединяющие блоки и указывающие последовательность связей между ними, должны проводится параллельно линиям рамки.
• Стрелка в конце линии может не ставиться, если линия направлена слева направо или сверху вниз.
• В блок может входить несколько линий, то есть блок может являться преемником любого числа блоков.
• Из блока (кроме логического) может выходить только одна линия.
• Логический блок может иметь в качестве продолжения один из двух блоков, и из него выходят две линии.
• Если на схеме имеет место слияние линий, то место пересечения выделяется точкой. В случае, когда одна линия подходит к другой и слияние их явно выражено, точку можно не ставить.
• Схему алгоритма следует выполнять как единое целое, однако в случае необходимости допускается обрывать линии, соединяющие блоки.

Виды алгоритмов

• линейные;
• ветвящиеся;
• циклические.

Линейные алгоритмы

В линейном алгоритме операции выполняются последовательно, в порядке их записи. Каждая операция является самостоятельной, независимой от каких-либо условий. На схеме блоки, отображающие эти операции, располагаются в линейной последовательности.

Линейные алгоритмы имеют место, например, при вычислении арифметических выражений, когда имеются конкретные числовые данные и над ними выполняются соответствующие условию задачи действия.

Пример линейного алгоритма

Составить блок – схему алгоритма вычисления арифметического выражения у=(b 2 -ас):(а+с)

Алгоритм с ветвлением

Алгоритм называется ветвящимся , если для его реализации предусмотрено несколько направлений (ветвей). Каждое отдельное направление алгоритма обработки данных является отдельной ветвью вычислений.

Ветвление в программе — это выбор одной из нескольких последовательностей команд при выполнении программы. Выбор направления зависит от заранее определенного признака, который может относиться к исходным данным, к промежуточным или конечным результатам. Признак характеризует свойство данных и имеет два или более значений.

Ветвящийся процесс, включающий в себя две ветви, называется простым , более двух ветвей — сложным .

Сложный ветвящийся процесс можно представить с помощью простых ветвящихся процессов.

Алгоритм с ветвлением

Направление ветвления выбирается логической проверкой, в результате которой возможны два ответа:

• «да» — условие выполнено
• «нет» — условие не выполнено.

Следует иметь в виду , что, хотя на схеме алгоритма должны быть показаны все возможные направления вычислений в зависимости от выполнения определенного условия (или условий), при однократном прохождении программы процесс реализуется только по одной ветви, а остальные исключаются.

Важно! Любая ветвь, по которой осуществляются вычисления, должна приводить к завершению вычислительного процесса.

0. " width="640"

Пример алгоритма с ветвлением

Составить блок-схему алгоритма с ветвлением для вычисления следующего выражения:

Y = (а+b), если Х

с/b, если Х0.

Циклические алгоритмы

Циклическими называются алгоритмы, содержащие циклы.

Цикл — это многократно повторяемый участок алгоритма.

Этапы организации цикла

• подготовка (инициализация) цикла ( И );
• выполнение вычислений цикла (тело цикла) ( Т );
• модификация параметров ( М );
• проверка условия окончания цикла ( У ).

Порядок выполнения этих этапов, например, Т и М , может изменяться.

Типы циклов

В зависимости от расположения проверки условия окончания цикла различают циклы с нижним и верхним окончаниями.

Для цикла с нижним окончанием (рис. а) тело цикла выполняется как минимум один раз, так как сначала производятся вычисления, а затем проверяется условие выхода из цикла.

В случае цикла с верхним окончанием (рис. б) тело цикла может не выполниться ни разу в случае, если сразу соблюдается условие выхода.

а

б

Примеры циклических алгоритмов

Пример циклического алгоритма

Алгоритм нахождения суммы 10-ти чисел