Формы представления чисел в эвм. числа с фиксированной точкой. числа с плавающей точкой. мантисса. нормализованная форма записи числа.

Информатика

Этапы решения задач на ЭВМ. Алгоритм и программа.

Алгоритм - это точно определенная последовательность действий для некоторого исполнителя, выполняемых по строго определенным правилам и приводящих через некоторое количество шагов к решению задачи.

Этапы:

1) постановка и формализация задач( узнать цель, описание, что должно попасть на вход и выход)

2)разработка алгоритмов(последовательность действий, которые приведут к решению задачи)

3)написание программ(на языке понятном исполнителю)

4)вычисление и анализ результатов

Программа - описание алгоритма и данных на некотором языке программирования, предназначенное для последующего(набор команд по обработке)

Язык программирования - это система обозначений, служащая для точного описания программ или алгоритмов для ЭВМ.

Алгоритм и его свойства. Данные в алгоритмах. Операции в алгоритмах. Формы представления алгоритмов.

Свойства:

Определенность(действия алгоритма должны однозначно восприниматься исполнителем) или детерминированность

Конечность(алгоритм должен завершиться после выполнения конечного числа шагов)

Дискретность(алгоритм должен состоять из неделимых операций, выполняемых на каждом его шаге)

Массовость(алгоритм создается не для решения конкретных задач, а для решения целого класса задач)

Ввод(алгоритм имеет вводные данные, которые должны быть определены до его работы)

Результативность(любой алгоритм возвращает некоторый результат)

Упорядоченность(набор шагов должен быть упорядочен)

Выполнимость(алгоритм должен состоять из выполнимых шагов)

Данные в алгоритмах: входные->внутренние->выходные

По типу бывают: арифметические или числовые(целый и вещественный тип), логические(истина ложь), символьные('A', 'O'), строковые("Строка")

По способу предстваления(данные могут храниться в константах, переменных, массивах)

константа - не изменяемая величина в алгоритме

переменная - для хванения значений, которое может быть изменено в процессе выполнения алгоритма(имя)

массив - группа переменных, собранная под общим именем различающихся номерами, индексами(имя, размерность)

Операции в алгоритмах: присваивания(записать переменную позволяет значение константы либо результат вычисления выражения), арифметические(+ - * / %), логические( не, или, и, исключающая или), сравнение(< ,> ,<=, >= ,==, !=), ввод(вывод)(ввод:список переменных, вывод: список данных), вычисление функции(Имя_функции(входные данные).

Форма представления алгоритмов: аналитическая(в виде формул), словесное описание(представление без правил, русский язык), графическая(блок-схема)(привести пример блок-схемы), псевдокод( промежуточный способ описания алгоритма между словесным описанием и программой: обозначения и правила использования, их возможно изменить, примером является школьный алгоритмический язык русской нотации), программы.

Представление алгорит мов в виде блок – схем. Правила построения блок-схем. Базовые алгоритмические конструкции: следование, ветвление и цикл. Виды циклов. Вспомогательные алгоритмы. Пример, составить схему для нахождения суммы элементов двумерного массива.

Формальное описание алгоритмов осуществляют с помощью блок-схем(в графической форме - в виде последовательно соединенных между собой блоков).

Таблица

под углом 90 градусов, избегать пересечение линий, использовать соединение

Базовые алгоритмические конструкции:

следование(обозначается последовательность действий, выполняемых в алгоритме; действие 1, действие 2)

ветвление(конструкция, выполняющая одно из двух действий, в зависимости от условий; условие - вопрос, который имеет два вида ответа: да или нет; на языке си: if(условие) действие 1

else действие 2;) конструкция выбора выбирает и выполняет действия в зависимости от значения некоторой величины. выполняется действие код которого соответствует коду выбора, после чего работа команды заканчивается .

цикл - это конструкция, предназначенная для многократного повторения(выполнения) действия.

виды циклов:

1) с неизвестным числом повторов: с предусловием и с постусловием

2) с известным числом: с параметром

1)си: while (условие) {

действие}

Пока условие

действие

всё - цикл

2) выполнять дейтсвие до условия

do {

действие}

while(условие);

3) самый используемый вид цикла - это цикл с известным числом повторов, в которых параметр меняется от начального до конечного значения с заданным шагом. Xn - значение h-шаг

Для i=x0; xn; h

действие

всё - цикл

for( i=x0; i<=xn; i=i+1) {

Дейтсиве}

Вспомогательный алгоритм — алгоритм, целиком используемый в составе другого алгоритма.

При представлении алгоритмов с помощью блок-схем для обозначения команды вызова вспомогательного алгоритма используется блок «предопределённый процесс», внутри которого записывается название (имя) вспомогательного алгоритма, после которого в скобках перечисляются параметры — входные данные и результаты.

Вспомогательный алгоритм делает структуру алгоритма более понятной.

Архитектура ЭВМ. Принципы программного управления Фон Неймана. Магистрально – модульный принцип. Состав ЭВМ: системная шина, процессор (устройство управления, АЛУ, регистры), внутренняя память (ОЗУ, ПЗУ), устройства ввода-вывода, периферийные устройства.

Архитектура ЭВМ - это общее описание структуры и функций ЭВМ на уровне, достаточном для понимания принципов работы и системы команд ЭВМ( логическое представление ЭВМ, то как ее видит программист).

Фон Нейман: любые данные хранятся в 2 с с; компьютер управляется программой, располагающейся в его памяти;в памяти располагаются как программы, так и данные, и внешне они ничем не различимы; память представляет из себя набор пронумерованных ячеек;размер одной ячейки 1 байт; номер ячейки - ее адрес

1. Любую ЭВМ образуют три основные компоненты: процессор, память и устройства ввода-вывода (УВВ).

2. Информация, с которой работает ЭВМ делится на два типа:

o программы

o данные

3. И команды, и данные вводятся в память (ОЗУ) .

4. Руководит обработкой процессор, устройство управления (УУ) которого выбирает команды из ОЗУ и организует их выполнение, а арифметико-логическое устройство (АЛУ) проводит арифметические и логические операции над данными.

регистр процессора - это его внутренняя память.

5. С процессором и ОЗУ связаны устройства ввода-вывода (УВВ).

озу - операционная запоминающая память(энергозависимая), пзу - постоянная.

периферийные устройства - это устройства ввода и вывода.

Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально-модульном принципе . Информационная связь между устройствами компьютера осуществляется через системную шину.

5. Программное обеспечение и его классификация. Языки программирования. Операционная система, ее функции. API функции.

Программное обеспечение – это совокупность программ, обеспечивающих функционирование компьютеров и решение с их помощью задач предметных областей. Программное обеспечение (ПО) представляет собой неотъемлемую часть компьютерной системы, является логическим продолжением технических средств и определяет сферу применения компьютера.

1. Системное программное обеспечение (это программы, управляющие работой компьютера и выполняющие различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами компьютера, создание копий информации, проверка работоспособности устройств компьютера, выдача справочной информации о компьютере и др.)Центральное место среди системных программ занимают операционные системы – это комплекс программ, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ. Операционная система обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям. ОС определяет производительность системы, степень защиты данных, выбор программ, с которыми можно работать на компьютере, требования к аппаратным средствам.

В функции операционной системы входит:

· поддержка диалога с пользователем;

· ввод-вывод и управление данными;

· планирование и организация процесса обработки программ;

· распределение ресурсов (оперативной и кэш памяти, процессора, внешних устройств);

· запуск программ на выполнение;

· выполнение вспомогательных операций обслуживания;

· передача информации между различными внутренними устройствами;

· поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, накопителей на гибких и жестких дисках, принтера и др.).

2. Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для решения задач пользователя. В его состав входят прикладные программы пользователей и пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения.

3. Инструментальное обеспечение (инструментальные системы)К нему относят: системы программирования – для разработки новых программ, например, Паскаль, Бейсик; инструментальные среды для разработки приложений, например, C++, Visual Basic; системы моделирования.

Язык программирования — формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ.

Бывают низкоуровневые(меньше функций, больше производительность и высокоуровневые(огромное разнообразие в функциях и большие затраты ресурсов компьютера).

API — описание способов, которыми одна компьютерная программа может взаимодействовать с другой программой.

6 и 7 простые

Кодирование чисел в эвм.

В ЭВМ применяются 3 вида кодирования чисел:

– прямой код (ПК);

– дополнительный код (ДК);

– обратный код (ОК).

Для кодирования знака двоичного числа используется старший ("знаковый") разряд (ноль соответствует плюсу, единица – минусу).

Такая форма представления числа называется прямым кодом.

В ЭВМ прямой код применяется только для представления положительных двоичных чисел. Для представления отрицательных чисел применяется либо дополнительный, либо обратный код, так как над отрицательными числами в прямом коде неудобно выполнять арифметические операции.

Правила для образования дополнительного и обратного кода состоят в следующем:

для образования дополнительного кода отрицательного числа необходимо в знаковом разряде поставить единицу, а все цифровые разряды инвертировать (заменить 1 на 0, а 0 – на 1), после чего прибавить 1 к младшему разряду;

для образования обратного кода отрицательного числа необходимо в знаковом разряде поставить единицу, а все цифровые разряды инвертировать;

при данных преобразованиях нужно учитывать размер разрядной сетки.

Прямой код можно получить из дополнительного и обратного по тем же правилам, которые служат для нахождения дополнительного и обратного кодов.

числа, пpедставленные в дополнительном коде, складываются по пpавилам двоичного сложения, но без учета каких либо пеpеносов за пpеделы стаpшего pазpяда.

Из приведенных примеров следует, что положительные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах совпадают. В прямом и обратном коде нуль имеет два представления – «положительный» и «отрицательный» нуль.

В ЭВМ в целях упрощения выполнения арифметических операций применяют специальные коды для представления чисел. Использование кодов позволяет свести операцию вычитания чисел к арифметическому сложению кодов этих чисел. Применяются прямой, обратный и дополнительный коды чисел. Прямой код используется для представления отрицательных чисел в запоминающем устройстве ЭВМ, а также при умножении и делении. Обратный и дополнительный коды используются для замены операции вычитания операцией сложения, что упрощает устройство арифметического блока ЭВМ.

Особенности сложения:

При сложении чисел в дополнительном коде возникающая единица переноса в знаковом разряде отбрасывается.

При сложении чисел в обратном коде возникающая единица переноса в знаковом разряде прибавляется к младшему разряду суммы кодов.

формы представления чисел в эвм. числа с фиксированной точкой. числа с плавающей точкой. мантисса. нормализованная форма записи числа.

Запись целочисленных данных в запоминающем устройстве ЭВМ не представляет затруднений: число переводится в двоичную систему и записывается в прямом коде. Диапазон представляемых чисел в этом случае ограничивается количеством выделенных для записи разрядов. Для вещественных данных обычно используются две формы записи: число с фиксированной точкой (ЧФТ) и число с плавающей точкой (ЧПТ).

Форма записи числа с фиксированной точкой использовалась в основном на ранних этапах развития вычислительной техники. Запись числа с фиксированной точкой обычно имеет знаковый и цифровой разряды. Фиксированная точка означает, что на этапе конструирования ЭВМ было определено, сколько и какие разряды машинного слова отведены под изображение целой и дробной частей числа. Запятая в разрядной сетке может быть зафиксирована, в принципе, после любого разряда.

К достоинствам использования чисел с фиксированной точкой относятся простота выполнения арифметических операций и высокая точность изображения чисел. К недостаткам - небольшой диапазон представления чисел.

Для представления чисел с плавающей точкой (ЧПТ) используется полулогарифмическая форма записи числа:

N = ± mq ± p

где q- основание системы счисления,

p- порядок числа,

m- мантисса числаN.

Положение точки определяется значением порядка p. С изменением порядка точка перемещается (плавает) влево или вправо. Пример.

12510=12.5*101=1.25*102=0.125*103=0.0125*104=...

Для установления однозначности при записи чисел принята нормализованная формазаписи числа. Мантисса нормализованного числа может изменяться в диапазоне: 1/q ≤ | m | < 1. Таким образом в нормализованных числах цифра после точки должна быть значащей.

Таким образом числа с плавающей точкой позволяют увеличить диапазон обрабатываемых чисел, но при этом точность изображения чисел определяется только разрядами мантиссы и уменьшается по сравнению с числами с фиксированной точкой. При записи числа в формате слова диапазон представимых чисел будет от -1·2127до 1·2127(21271038), а точность определяться мантиссой, состоящей из 23 разрядов. Точность может быть повышена путем увеличения количества разрядов мантиссы. Это реализуется путем представления чисел с так называемой двойной точностью.

а) представление чисел в формате полуслова

б) представление чисел в формате слова

10.представление символьных данных. таблица кодировок.

Двоичное кодирование символьных данных производится заданием кодовых таблиц, согласно которым каждому символу ставят в соответствие одно- или двухбайтовый код. Помимо этого, кодовая таблица ставит в соответствие кодам клавиши на клавиатуре и начертание символа на экране монитора. Обратная задача — интерпретация кодов осложнена тем, что в одном языке, как правило, существуют несколько кодовых таблиц. Это связано с тем, что кодовые таблицы разрабатывались в разных странах в разные времена.

Наиболее популярная таблица ASCII разработана институтом стандартизации США в 1981 г. Ее использовали, в частности, программные продукты, работающие под управлением операционной системы MS-DOS. Для представления одного символа используется один байт (8 бит), т.е. кодовая таблица описывает 28 = 256 различных кодов.

Коды с 0 до 127 составляют базовую (основную) таблицу; коды со 128 по 255 расширенную (дополнительную) таблицу.

В основной таблице располагаются управляющие команды для принтеров (коды 0—31 «перевод строки», «возврат каретки», им не соответствуют символы), затем спецсимволы, знаки арифметических действий и знаки препинания, цифры, латинские буквы — прописные и строчные.

Дополнительная таблица отдана национальным алфавитам, символам псевдографики (с помощью которых форматируются таблицы).

Таблица кодировки - Это таблица, где каждой букве алфавита (а также цифрам и специальным знакам) присвоен уникальный номер - код символа

Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 144; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 5 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!