Программное обеспечение эвм

Современная вычислительная машина - это сложнейшее электронное устройство, которое позволяет значительно облег­чить многие виды деятельности человека. Однако решать эти мно­гообразные задачи ЭВМ может только с помо­щью специальных программ, хранящихся во внешней памяти машины. Вся инфор­мация во внешней памяти хранится на магнитных носите­лях (маг­нитных дисках или магнитной ленте). Различают жесткие диски (винчестеры), обла­дающие значительным объемом памяти от де­сятков МБт до единиц ГБт (эти диски встроены в ЭВМ) и гибкие диски (дискеты) - 5-ти (5,25) и 3-х (3,5) дюймовые в диаметре - объемом памяти до 1,5 МБт. Дискеты по мере надобности могут помещаться в дисковод ЭВМ и удаляться из него. Любая инфор­мация записывается на магнитный диск последовательно на кру­говые магнитные дорожки. Часть магнитных дорожек диска, на которых записана одна определенная законченная программа но­сит название файла. Каждый файл имеет имя, которое состоит из большого числа символов и расширения из трех символов, как правило, символы в имени файла прописные буквы или буквы и цифры. Формат имени файла: lekcyl.txt; stat.bat. Однородные по информации или назначению файлы объединя­ются в каталоги или подкаталоги. Каталоги также имеют имя, состоящее из заглав­ных букв латин­ского алфавита или заглавных букв и цифр, расши­рения они не имеют. Формат имени каталога: DOC, DOS, LEXICON, TEST1 и т.д. Подкаталог - это совокупность однород­ных файлов, объединенных единым именем внутри каталога. Формат имени подкаталога такой же как и самого каталога, на­пример, LOAD. В целом информацию на любом диске представ­ляют в виде следующей структуры.

Чтобы войти в какой-либо файл, содержащийся в каталоге, нужно войти сначала в каталог, а затем в нужный файл, для его за­пуска, просмотра, редактирования и т.д. Каталог, с файлом которо­го пользователь собирается работать, называется текущим, а после­довательность прохождения от корневого каталога до файла назы­вается путь. Формат команды пути: C:>\CHART\LOAD\graf.bat. Это означает, что в файл graf.bat можно войти из корневого каталога на диске С через каталог CHART далее через подкаталог LOAD. На некоторые файлы можно выйти непосредственно из корневого каталога. Этот файл на рисунке структуры каталогов указан под номером 1.

Программы для компьютеров можно разде­лить на три ка­тегории:

- системные программы, выполняющие вспомо­гательные функции (управление блоками ЭВМ, создание копий, выдача справочной информации и т.п.);

- прикладные программы, непосредственно обеспечиваю­щие выполнение необходимых пользователю работ (редактирова­ние текстов, обработка информационных массивов, статисти­ческая обработка информации, помощь врачу в постановке диагно­за, моделирование биологиче­ских систем и др.);

- программы-упаковщики (архивные), коммуни­кационные (обмен информации с другими системами), антивирусные, для диагностики состояния блоков ЭВМ, программы для авто­номной печати и многие другие;

- вспомогательные программы (утилиты);

- инструментальные программы (системы программирования), обеспечивающие создание новых программ для компьютеров.

К системным программам следует отнести: операционные си­стемы, драйверы, программы-оболочки.

Операционная система - это специальная программа, позво­ляющая пользователю диалог с компьютером, автоматическое уп­равление блоками компьютера, распределение информа­ции, за­пуск других программ, просмотр, копиро­вание дисков, каталогов, файлов и т.д. В совре­менных компьютерах такие программы на­зываются DOS (дисковые операционные сис­темы). DOS постоян­но усовершенствуется, поэтому каждая DOS имеет версии. DOS загру­жается при включении компьютера. На кафедре Вы будете пользоваться версией MS DOS 6.22, созданной фирмой Microsoft. Общение пользова­теля с DOS осуществляется в форме команд. После выдачи приглашения С:>\ (или А:>\), команда DOS набирает­ся с клавиатуры и отража­ется в служебной строке после приглаше­ния. Нажатие клавиши «ENTER» приводит к выпол­нению команды.

Примеры некоторых команд MS DOS:

1) DIR (от слова directory) - команда производит распечатку информации каталогов, файлов. Формат команды C:>\DIR С: - дается распечатка каталогов диска. C:>\DIR OLEXICON/P - дает­ся распечатка файлов лексикона (текстового редактора), Р - по­страничное листание.

2) TYPE - просмотр файлов. Формат команды: C:>\TYPE C:\LEXICON\ultrl.txt/P

3) COPY C:\ultrl.txt A:\ultrl.txt — копирование файла из ката­лога диска С в текущий каталог диска А с тем же имеем.

Все команды исполняются после нажатия клавиши ENTER.

Драйверы - это специальные программы, которые расширя­ют возможности DOS по управлению устройствами ввода-вывода компь­ютера, оперативной памятью, общение с новыми устрой­ствами, подключающимися к компью­теру.

Пользование командами DOS требует значи­тельного времени для набора команд и их редактирования, если в команде допуще­на ошибка. Поэтому, в современных компьютерах используются специальные программы-обо­лочки, которые позволяют значи­тельно упро­стить диалог с компьютером и уменьшить время об­щения с машиной при выполнении той или иной команды. В со­временных персональных компьютерах чаще всего используются две программы оболочки NORTON COMMANDER (NC) или WINDOWS. При включении машины одновременно с DOS загру­жается программа-оболочка и на экране дисплея сразу появляет­ся 2 панели, в каждой из которых даются списки каталогов и от­дельных файлов, записанных на дисках A,B,C,D и т.д. Пользуясь функциональ­ными клавишами F,, F₂, F₃,..., F₁₀ и вспомогатель­ны­ми клавишами, ←, →, ↑, ↓, Alt, Shift, Contrl и другими, можно легко и быстро производить различные операции над каталогами, файлами, производить поиск информации, не набирая имена файлов, копирование, переименование файлов и каталогов и др. Например, чтобы прочитать какой текст содержится в файле под именем abc I .txt, находящемся в каталоге LEKCIJ, нужно с помо­щью стрелок переместить выделение на каталог LEKCIJ и нажать клавишу ENTER. На экране монитора появится список файлов, находящихся в этом каталоге. Перемес­тить выделение на файл abc I .txt и нажать клавишу F₃, на экране появится текст этой лекции.

Виды работы с файлами и каталогами и соответ­ственно на­значение функциональных клавиш F, , F₂, F₃,..., F₁₀ определяются главным меню NC, которое указано внизу панелей: F, - помощь, F₂ - вызов, F₃ - чтение, F₄ - правка, F₅ - копия, F₆ - новое имя, F₇ - новый каталог, F₈ - удаление, F₉ - меню, F_l0 - выход из NC. Нажатием соответст­вующей клавиши F,, F₂, F₃,..., F₁₀ мож­но выпол­нять соответствующие действия над файлами или полу­чить информацию о них. Пункт меню, вызываемый клавишей F₉ определяет основные управляющие пункты меню: левая, правая (панели), файлы, диск, команды. Выделяя эти пункты и нажимая клавишу «ENTER», мы получим подменю NC. Более подробно вы познакомитесь с этими пунктами на практиче­ских занятиях или в специальных руководствах. Для примера представим некоторые пункты подменю «левый» и «правый» панелей NC.

Краткий формат

Полный формат

Состояние

Дерево каталогов

Просмотр

Архив

Панель поиска

Если нажать и удерживать клавишу Alt или Ctrl, то назначение функциональных клавиш изме­нится. Поэтому, одновременное на­жатие двух клавиш Alt-F₁ - Alt-F₁₀ или Ctrl-F₁ - Ctrl-F₉, позволяет выполнить другие действия над каталогами или файлами. Ниже в краткой форме описано назначение указанных комбинаций клавиш.

Alt-F₁ - выбор диска, изображаемого на левой панели;

Alt-F₂ - выбор диска, изображаемого на правой панели;

Alt-F₃ - просмотр текстового файла. Этот режим вызывается быстрее, но позволяет просматривать только текстовые файлы и не имеет некоторых возможностей, доступных при просмотре с помощью нажатия клавиши F₃;

Alt-F₄ - редактирование файла с помощью альтернативного редактора (если, при нажатии F₄, используется встроенный редак­тор Norton Commander, то при нажатии Alt-F₄ - внешний редак­тор и наоборот);

Alt-F₅ - сжатие выделенных файлов (помещение их в архив);

Alt-F₆ - извлечение файлов из выделенных архивов;

Alt-F₇ - поиск файла на диске;

Alt-F₈ - просмотр и повторное выполнение ранее введенных команд;

Alt-F₉ - переключение с 25 на 43 (для монитора EGA) или 50 (для монитора VGA) строк на экране и наоборот;

Alt-F ₁₀ - быстрый переход в другой каталог;

Ctrl-F₁ - вывести или убрать левую панель;

Ctrl-F₂ - вывести или убрать правую панель;

Ctrl-F₃ - сортировать файлы в текущей панели по имени;

Ctrl-F₄ - сортировать файлы в текущей панели по расши­рению;

Ctrl-F₅ - сортировать файлы в текущей панели по времени;

Ctrl-F₆ - сортировать файлы в текущей панели по размеру;

Ctrl-F₇ - не сортировать файлы в текущей панели;

Ctrl-F₉ - напечатать выделенный файл или группу файлов.

Практически каждый пользователь компьютера встречается с необходимостью подготовки различных документов - писем, статей, отчетов, рекламных материалов, иллюстраций и т.д. Для этих целей в настоящее время создано большое число специаль­ных программ-редакторов.

Программы-редакторы можно разделить на следующие виды:

1. Издательские системы - используются для оформления журналов, книг, монографий, подготовки рекламных буклетов.

2. Текстовые редакторы - для подготовки писем, статей, отчетов, таблиц и т.д.

3. Графические редакторы - для представления числовой ин­формации в графическую форму, для рисования схем, чертежей, рисунков.

4. Программы-редакторы для изготовления форм документов, таблиц, отчетов.

Однако следует отметить, что приведенная классификация ре­дакционных программ относи­тельна в том смысле, что эти виды могут объеди­няться в одной программе или разбиваться на более специализированные. Для примера рас­смотрим наиболее про­стой, в настоящее время широко распространенный текстовой ре­дактор «LEXICON». После входа в редактор, экран монитора будет представлен в следующем виде:

Для входа в меню нажмите F_l0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Текст Лексика Абзац Фрагмент Страницы Найти

Заменить Метка Прыг Шрифт ДОС Выхрд

ДОК РАВ ПЕР ШРО D:\lexl.txt (472 198.44) РУС 25 мар 12:28

Первая строка состоит из комментариев к пунктам меню и номеров текущего окна. Вторая строка управляющее меню «LEXICON». Для входа в меню нажимается клавиша F10, при этом выделяется 1-ый пункт меню «текст». Передви­жение по пун­ктам меню осуществляется клави­шами , запуск выделенного пун­кта меню осуще­ствляется клавишей ENTER. При нажатии ENTER, появляются подпункты меню, выделен­ного пункта меню. Их запуск и изменение осуществляется так же как и пункты основного меню. При работе с меню или подменю в первой строке появляются комментарии по виду дейст­вий с эти­ми пунктами.

Третья строка информационная, в ней имеется четыре поля. В первом поле высвечиваются режимы работы редактора. Во вто­ром - имя файла и координаты курсора. В третьем - режим языка («РУС»,»ЛАТ»), переключение с русского на латинский текст и обратно осуществляется нажатием клавиши F9. В четвер­том поле - текущая дата и время. Ниже третьей строки располагается окно LEXICON, в которое можно набирать текст с клавиатуры или редактировать текст, выз­ванный из файла. Причем в версии лексикона может быть до 10 окон. Переключение окон осуществляется клавишами ALT - 0, ALT - 1, ..., ALT - 9. Номер текущего окна выделяется в верх­ней строке. В последней строке на экране дается информация о номере окна, признак документа, диск и наименование окна и файла.

В информатике, программировании существует такое понятие - базы данных. Под этим пони­мают, как правило, обширные на­боры данных, относящихся к определенной проблемной области, хранимые во внешней памяти ЭВМ в виде совокупности логичес­ки связанных между собой файлов. Комплекс программ, предназ­наченный для организации, введения и использо­вания информа­ции, хранящейся в базе данных, называют системой управления базой данных (СУБД). Предположим необходимо создать базу данных о существующих видах заболеваний, их диагностике и ле­чении (медицинская память). Пользователь должен описать коли­чество полей, из которых состоит каждая запись, имена этих по­лей, их размер, характер информации, заноси­мой в то или иное поле, учесть возможность пополнения базы данных. Затем, вызы­вая последовательно эти поля, необходимо их заполнить конкрет­ной информацией и вернуть их в базу данных.

СУБД позволяет активно работать с этой инфор­мацией:

- выполнять выборку записей, удовлетворяющих определен­ным условиям, сортировать,

- упорядочить и корректировать их. Например, выбрать всю информацию о заболеваниях сердечно-сосудистой системы, пече­ни или других органов и систем.

В любой отрасли знаний пользователь встреча­ется с необхо­димостью хранения информации в виде определенных таблиц. На­пример, сведения об успеваемости и дисциплине всех студентов ВУЗа. Программное обеспечение извлечения, систематизации и обработки этих данных носит название электронных таблиц. В лю­бой момент пользователь может извлечь сведения о конкрет­ном студенте, группе, курсе, факультете, опреде­лить средний балл, ка­чество учебы, сравнить с предыдущими годами обучения, произ­вести графическую обработку и т.д.

Рабочей программой мы будем называть программу, которая позволяет решать опреде­ленную задачу (или группу однотипных задач) в конкретной области знаний, например, в эконо­мике, со­циологии, физике, химии, биологии, медицине и др. Решение лю­бой задачи с помо­щью ЭВМ, согласно теории программирова­ния, включает несколько этапов.

1. Постановка задачи. Этот этап отражает цели, пути решения, трактовку результатов в терминах области знаний решаемой зада­чи. На этом этапе участвуют как специалисты в данной области знаний, так и инженер-программист.

2. Составление алгоритма решения. Алгоритм - это последо­вательность шагов, действий, опера­ций, ведущих от исходных дан­ных к результату. Алгоритм выполняется, как правило, графичес­ки с текстовым пояснением по определенным правилам теории программирования. Этот этап прерогатива программиста.

3. Собственно программирование. Дело в том, что алфавит любой машины состоит из двух цифр 0 и 1. Поэтому машина с помощью специ­альных команд, операторов переводит выраже­ния, слова, буквы, символы в понятный ей двоичный код. Т. о. программирование есть перевод алгоритма на язык машины.

4. Отладка программы - это устранение ошибок (граммати­ческих, тактических) и, по возможно­сти, решение задачи на извес­тных данных с известным результатом. Это трудоемкий про­цесс, поэтому, сейчас он решается не в ручную, а самой машиной с помощью специальных программ-трансляторов.

5. Решение задачи с вводом экспериментальных данных и по­лучением конечных результатов.

6. Анализ полученных результатов.

Более подробно рассмотрим третий этап реше­ния задачи - программирование. Команды программы для ЭВМ могут зада­ваться различ­ными способами с помощью специальных языков программирования. В начале развития электронно-вычислительной техники (ЭВТ) разрабатывались и применялись так называемые машинно-ориен­тированные языки, т.е. языки, которые были понятны только дан­ному классу машин. С развитием ЭВТ и их все более широ­ким использованием, создавались проблемно-ориентированные языки, которые применялись только для решения задач в конкретной об­ласти знаний — экономике, управлении производст­вом, матема­тике, физике, биологии, медицине и т.д. В настоящее время применяются универ­сальные языки про­граммирования, которые позволяют использовать составленные про­граммы практически для любых видов ЭВТ в любой области знаний. К наиболее простым и часто используемым универсаль­ным языкам относятся Паскаль (Paskal) и Бейсик (Basic). Мы рас­смотрим операторы и команды Бейсика.

Язык Бейсик был создан в 1963 году американ­скими профес­сорами Джоном Кемеди и Томасом Курцем. В настоящее время существует более 50 вариантов, диалектов, версий Бейсика. Как и каждый язык программирования, Бейсик имеет алфавит, он пред­ставляет собой следующие группы символов:

а) прописные латинские буквы А, В, С,..., Z;

б) прописные русские буквы А, Б, В,..., Я (кроме Ё и Ъ);

в) цифры 0,1,2,...,9;

г) знаки арифметических операций:

^ - возведение в степень;

* - умножение;

+ - сложение;

/ - деление;

- - вычитание;

д) знаки отношений:

= - равно;

> - больше;

< - меньше;

>= - больше или равно;

<= - меньше или равно;

<> - не равно;

е) грамматические и специальные символы: „ :, ;, «, (), %, $, #, & и другие.

В Бейсике существуют два вида переменных величин - тек­стовые и числовые, причем, число­вые переменные делятся на це­лые и действи­тельные. Текстовые переменные - это набор фа­милий, городов, однотипных слов и т.д. Целые числовые - 0,1, 125, -346 и т.д. Действительные числа - 0.01, 0.051, 12.03, -24.7,..., причем, дейст­вительные числа можно записывать в виде: первое - .01, второе - 51Е-3, Е означает десять в степени числа, следу­ющего за Е. Каждое пере­менное в Бейсике имеет имя, которое состоит из букв латинского алфавита или букв и цифр, кроме того, в имени добавляется признак пере­менной, например: - текстовая, % - числовая целая, $ - числовая действительная, хотя признак добавлять не обязательно.

При составлении программы на языке Бейсик, соблюдаются определенные правила:

- программа представляет собой совокупность пронумеро­ванных строк.

- номера строк располагаются в программе в возрастающем порядке и в таком же порядке выполняются ЭВМ. Номера, как правило, возрастают на 10 единиц в каждой следующей строке, чтобы, при необходимости, можно было вставить дополнитель­ную строку, не меняя номера последующих строк.

- за номером строки следует оператор, который состоит из ключевого слова и пояснения. Строка может быть представлена несколькими операто­рами, тогда они разделяются специальным знаком: \,: или другими.

- после набора строки, необходимо нажать клавишу ENTER, тогда строка заносится в оперативную память ЭВМ.

Рассмотрим наиболее часто употребляемые в Бейсике опера­торы.

1.Оператор присваивания LET (лет) - означает «пусть», «до­пустим». После ключевого слова LET записывается имя перемен­ной, знак равен­ства и после равенства числовое, алгебраическое или текстовое выражение.

10. LET A=5 (пусть А равно 5)

10. LETA=B*10

10. LET А=В­­^3

10. LET A = «хорошо»

Оператор LET - единственный оператор, в котором ключе­вое слово можно не писать. Так вместо LET A=5, можно напи­сать просто А=5.

2.Оператор печати PRINT (принт) - «печатать». Если после ключевого слова PRINT идет тексто­вое выражение, то оно ставит­ся в кавычках, в остальных случаях кавычки не ставятся. Формат оператора PRINT:

10. PRINT «Здравствуйте, я персональный компьютер» — встретив этот оператор, ЭВМ на экране видеомонитора печатает текст без кавы­чек.

10 PRINT 457.23 — печатается 457,23

10 PRINT «сегодня»; 8; «января»; 1999; «года» — печатается сегодня 8 января 1999 года

10А=5

20В=10

30 С=А+В

40 PRINT С — печатается цифра 15, если 40 PRINT «C=»; С, то печатается С=15.

3.Оператор ввода INPUT (инпут) - ввести. После ключевого слова ставится только имя (или имена) переменных. Формат ко­манды: 10 INPUT А или INPUT А, В, С,.... Встретив этот оператор, ЭВМ останавливается, выводит на экран знак вопроса и ждет, ког­да с клавиатуры будут введены числовые значения переменной (пере­менных). После ввода чисел нажимается «ENTER», машина будет продолжать выполне­ние последующих команд.

4. Очень часто вместо оператора INPUT, осо­бенно когда тре­буется ввод многих переменных, используется два оператора DATA и READ (дейт и рид) - данные, читай. Эти операторы не могут использоваться раздельно. Формат операторов:

10 READ А, В, С, - этот оператор обязательно по номеру строки должен стоять перед формулой вычисления или статисти­ческой обработки, иначе ЭВМ остановится и выдаст сообщение о нехватке данных. Встретив оператор READ, ЭВМ будет искать оператор DATA и выбирать из него числа в той последовательно­сти, в которой указаны имена в операторе READ.

Формат оператора DATA: (он может находится в любой стро­ке программы, но перед оператором STOP или END).

120 DATA 1.6, 20, 11.5, 1.8, 19.6, 11.4,....

ЭВМ выберет из ряда чисел столько, сколько имен указано в операторе READ, произведет вычисление и выдаст результат.

5. ЭВМ выполняет программу последовательно по порядку нумерации строк. Однако, в некото­рых случаях этот порядок на­рушается. Для этой цели используются специальные операторы.

а) оператор безусловного перехода GOTO (гоу ту) - идти к. Например, оператор 60 GOTO ПО заставляет перейти с 60 строки к 110, игнорируя строки 70, 80, 90, 100.

б) оператор условного перехода IF THEN (иф зен) - если, то. Например: 60 IF A=5 THEN GOTO 200 - это означает, если вы­полняется условие А=5, то нужно перейти к выполнению опера­тора под номером 200. Если условие не выполняется, то ЭВМ пе­реходит к следующей по номеру строке, т.е. к 70.

в) оператор организации цикла FOR TO STEP NEXT. Формат оператора:

50 FOR K=4 TO 20 STEP1

60

70 тело

80 цикла

90

100 NEXT К

Здесь 4 и 20 - начальные и конечные значения вычислений, 1 - шаг вычислений, строки 60 - 90 - тело цикла, т.е. вид выпол­няемых операций, NEXT - отмечает конец цикла. Вычисления будут повторяться до тех пор, пока К не превы­сит значения 20.

6. Оператор останова: END - ставится в конце программы, STOP - оператор временного прерывания программы.