Способы представления алгоритмов. 
Основные атрибуты шрифта

1. Способы представления алгоритмов.

2. Основные атрибуты шрифта.

3. Микропроцессор как основная часть ПЭВМ.

Список используемой литературы.

Информатика — это основанная на использовании компьютерной техники дисциплина, изучающая структуру и общие свойства информации, а также закономерности и методы её создания, хранения, поиска, преобразования, передачи и применения в различных сферах человеческой деятельности.

В настоящее время уровень развития информационно-технических средств обработки, хранения и передачи информации развит настолько, что их использование встречается практически во всех сферах деятельности человека.

Современные условия развития общества требуют от специалистов быстрого поиска и принятия правильных решений сложившихся задач. Основным средством, выступающим в роли помощника, в подобных случаях является компьютер.

Вследствие широкого распространения компьютеров и информационного бума, который переживает человечество, с азами информатики должен быть знаком всякий грамотный современный человек.

Данная работа раскрывает некоторые понятие информатики:

— Способы представления алгоритмов.

— Основные атрибуты шрифта.

— Микропроцессор как основная часть ПЭВМ.

1. Способы представления алгоритмов.

Правила выполнения арифметических действий над целыми числами и простыми дробями в десятичной системе счисления впервые были сформулированы выдающимся средневековым ученым по имени Мухаммед ибн Муса ал-Хозерми, сокращенно Ал-Хозерми, который жил и творил в IX веке. Он стремился к тому, чтобы сформулированные им правила были понятны для всех грамотных людей. Достичь этого в IX веке, когда еще не была разработана математическая символика, было очень трудно. Но Ал-Хозерми удалось выработать в своих трудах стиль четкого, строгого словесного предписания, который не давал читателю никакой возможности уклониться от предписанного или пропустить какие-нибудь действия. В своей книге «Об индийском счете» он изложил правила записи натуральных чисел с помощью арабских цифр и правила действия над ними «столбиком», знакомые теперь каждому школьнику.

В латинском переводе книги Ал-Хозерми правила начинались словами «Алгоризми сказал». С течением времени люди забыли, что Алгоризми — это автор правил, и стали сами эти правила называть алгоритмами. С течением времени это слово приобрело более широкий смысл и стало обозначать любые точные правила действий. В настоящее время слово «алгоритм» является одним из важнейших понятий науки информатики.

Таким образом, алгоритм — это точное и понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий для достижения поставленной цели за конечное число шагов.

Основные свойства алгоритмов:

1. Понятность для исполнителя.

2. Дискpетность (прерывность, раздельность) — алгоpитм должен пpедставлять пpоцесс pешения задачи как последовательное выполнение пpостых (или pанее опpеделенных) шагов (этапов).

3. Опpеделенность — каждое пpавило алгоpитма должно быть четким, однозначным и не оставлять места для пpоизвола.

4. Pезультативность — это свойство состоит в том, что алгоpитм должен пpиводить к pешению задачи за конечное число шагов.

5. Массовость. Алгоpитм pешения задачи pазpабатывается в общем виде.

Разрабатывать алгоритмы может только человек.

Исполнитель алгоритма — это устройство управления, соединенное с набором инструментов. Устройство управления понимает алгоритмы и организует их выполнение, командуя соответствующими инструментами.

Исполняют алгоритмы люди и всевозможные устройства — роботы, станки, спутники, сложная бытовая техника. В информатике универсальным исполнителем алгоритмов является компьютер.

Формы представления алгоритмов.

— словесная (записи на естественном языке);

— графическая (изображения из графических символов);

— псевдокоды (полуформализованные описания алгоритмов на условном алгоритмическом языке);

— программная (тексты на языках программирования).

1. Словесный способ записи алгоритмов представляет собой описание последовательных этапов обработки данных. Алгоритм задается в произвольном изложении на естественном языке.

Например. Записать алгоритм нахождения наибольшего общего делителя (НОД) двух натуральных чисел. Алгоритм может быть следующим:

1. задать два числа;

2. если числа равны, то взять любое из них в качестве ответа и остановиться, в противном случае продолжить выполнение алгоритма;

3. определить большее из чисел;

4. заменить большее из чисел разностью большего и меньшего из чисел;

5. повторить алгоритм с шага 2.

Описанный алгоритм применим к любым натуральным числам и должен приводить к решению поставленной задачи. Однако, словесный способ не имеет широкого распространения по следующим причинам:

— такие описания строго не формализуемы;

— страдают многословностью записей;

— допускают неоднозначность толкования отдельных предписаний.

2. Графическом представление — алгоритм изображается в виде последовательности связанных между собой функциональных блоков, каждый из которых соответствует выполнению одного или нескольких действий. Такое графическое представление называется схемой алгоритма или блок-схемой. В блок-схеме каждому типу действий (вводу исходных данных, вычислению значений выражений, проверке условий, управлению повторением действий, окончанию обработки и т. п.) соответствует геометрическая фигура, представленная в виде блочного символа. Блочные символы соединяются линиями переходов, определяющими очередность выполнения действий.

В таблице приведены наиболее часто употребляемые символы.

Блок «процесс» — выполнение одной или нескольких операций, обработка данных любого вида. Внутри фигуры записывают непосредственно сами операции.

Применяется для обозначения действия или последовательности действий, изменяющих значение, форму представления или размещения данных. Для улучшения наглядности схемы несколько отдельных блоков обработки можно объединять в один блок. Представление отдельных операций достаточно свободно.

Блок «решение» используется для обозначения переходов управления по условию. В каждом блоке «решение» должны быть указаны вопрос, условие или сравнение, которые он определяет.

Отображает решение или функцию переключательного типа с одним входом и двумя или более альтернативными выходами, из которых только один может быть выбран после вычисления условий, определенных внутри этого элемента. Вход в элемент обозначается линией, входящей обычно в верхнюю вершину элемента. Если выходов два или три, то обычно каждый выход обозначается линией, выходящей из оставшихся вершин (боковых и нижней). В программировании данный блок соответствует условному оператору if (два выхода: true, false) и case (множество выходов).

Блок «модификация» (означает видоизменение, преобразование) используется для организации циклических конструкций. Внутри блока записывается параметр цикла, для которого указываются его начальное значение, граничное условие и шаг изменения значения параметра для каждого повторения.

Блок «предопределенный процесс» отображает выполнение процесса, состоящего из одной или нескольких операций, который определен в другом месте программы (в подпрограмме, модуле). Используется для указания обращений к вспомогательным алгоритмам, существующим автономно в виде некоторых самостоятельных модулей, и для обращений к библиотечным подпрограммам. В программировании это вызов процедуры или функции.

Блок данные (ввод-вывод). Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображения результатов обработки (вывод). Данный символ не определяет носителя данных (для указания типа носителя данных используются специфические символы).

Терминатора (пуск — останов). Элемент отображает вход из внешней среды или выход из нее (наиболее частое применение? начало и конец программы). Внутри фигуры записывается соответствующее действие.

3. Программная форма. При записи алгоритма в словесной и в графической форме допускается определенный произвол при изображении команд. Вместе с тем такая запись точна на столько, что позволяет человеку понять суть дела и исполнить алгоритм. Однако на практике в качестве исполнителей алгоритмов используются специальные автоматы — компьютеры. Поэтому алгоритм, предназначенный для исполнения на компьютере, должен быть записан на понятном ему языке. Такой язык принято называть языком программирования, а форму представления алгоритма — программной, т. е. программная форма записи алгоритма — это запись на языке программирования.

Рассмотрим примеры использования данных форм записи алгоритмов, используя следующее задание: написать алгоритм «Одеться по погоде». Если на улице температура ниже 0, то необходимо надеть шубу, иначе — куртку.

1) Словесная форма:

Алгоритм ПОГОДА.

1. Начало.

2. определить температуру воздуха.

3. если температура ниже 0, то надеть шубу, иначе надеть куртку.

4. Конец.

2) Программная форма:

program E3;

uses crt;

var t: real;

begin.

clrscr;

writeln (`введите температуру воздуха t=');

readln (t);

if t < 0 then writeln (`одеть шубу') else writeln (`одеть куртку');

end.

3) Графическая форма записи:

4. Псевдокод представляет собой систему обозначений и правил, предназначенную для единообразной записи алгоритмов. Псевдокод занимает промежуточное место между естественным и формальным языками.

С одной стороны, он близок к обычному естественному языку, поэтому алгоритмы могут на нем записываться и читаться как обычный текст.

С другой стороны, в псевдокоде используются некоторые формальные конструкции и математическая символика, что приближает запись алгоритма к общепринятой математической записи.

В псевдокоде не приняты строгие синтаксические правила для записи команд, присущие формальным языкам, что облегчает запись алгоритма на стадии его проектирования и дает возможность использовать более широкий набор команд, рассчитанный на абстрактного исполнителя.

Однако в псевдокоде обычно имеются некоторые конструкции, присущие формальным языкам, что облегчает переход от записи на псевдокоде к записи алгоритма на формальном языке. В частности, в псевдокоде, так же, как и в формальных языках, есть служебные слова, смысл которых определен раз и навсегда. Они выделяются в печатном тексте жирным шрифтом, а в рукописном тексте подчеркиваются. Единого или формального определения псевдокода не существует, поэтому возможны различные псевдокоды, отличающиеся набором служебных слов и основных (базовых) конструкций.

Примером псевдокода является школьный алгоритмический язык в русской нотации (школьный АЯ), описанный в учебнике А. Г. Кушниренко «Основы информатики и вычислительной техники».

Основные служебные слова.

Общий вид алгоритма:

Часть алгоритма от слова алг до слова нач называется заголовком, а часть, заключенная между словами нач и кон — телом алгоритма.

В предложении алг после названия алгоритма в круглых скобках указываются характеристики (арг, рез) и тип значения (цел, вещ, сим, лит или лог) всех входных (аргументы) и выходных (результаты) переменных. При описании массивов (таблиц) используется служебное слово таб, дополненное граничными парами по каждому индексу элементов массива.

Таким образом, под алгоритмом понимают совокупность точных и однозначных инструкций для некоторого исполнителя данного алгоритма, предназначенных для решения какой-либо задачи (достижения какой-либо цели).

Существующие способы записи алгоритмов отличаются друг от друга наглядностью, компактностью, степенью формализации и другими показателями.

Наибольшее распространение получили графический способ и так называемый алгоритмический язык записи алгоритмов, ориентированный на человека (псевдокоды).

Любая форма записи (представления) алгоритма должна обеспечивать свойства алгоритма: дискретности, конечности, определенности, массовости.

2. Основные атрибуты шрифта.

Шрифт — это набор алфавитных и цифровых знаков, имеющих особый дизайн, т. е. составляющих единую стилистическую и композиционную систему, определенного размера и рисунка.

Атрибуты шрифта описывают семейство шрифта, размер, стиль, цвет, автокернинг, сдвиг и др.

Основные атрибуты шрифта (рис. 1, 2):

Семейство шрифта — это группа шрифтов, разработанных для использования в комбинации друг с другом и обладающих похожими чертами в дизайне. В Windows гарантировано поддерживают кириллицу (русский алфавит), шрифты Times New Roman (шрифт с засечками) и Arial (шрифт без засечек).

Начертание — определяет стиль шрифта, например жирный, курсив или подчеркивание.

Размер — определяет размер шрифта, который устанавливается в специальных единицах — пунктах. Один пункт (1 пт) равен 1/72 дюйма или 0,352 мм, т. е. приблизительно 0,35 мм.

Цвет — как правило авто, который на белом фоне отображается как черный.

Изменение регистра текста, например, строчные буквы преобразовать в прописные или наоборот.

Использование надстрочных и подстрочных знаков (верхних и нижних индексов).

Интервал — устанавливает разряженный или уплотненный шрифт.

Масштаб служит для изменения ширины символов.

Смещение — позволяет сместить текст выше или ниже основного уровня строки. Смещение часто используется вместо надстрочных и подстрочных знаков (верхних и нижних индексов). Отличие заключается в том, что при этом размер смещаемых символов не изменяется.

Кернинг — используется для выравнивания зрительных интервалов между символами. Есть ряд букв, интервалы между которыми выглядят больше, чем есть на самом деле. Например, АУ, ГА, ТА, АТ, УД, АЧ, ЬТ и др. Кернинг сокращает интервалы между некоторыми парами символов, чтобы придать тексту более компактный (и профессиональный) вид.

Рисунок 1 — Вкладка «Шрифт».

Рисунок 2 — Вкладка «Интервал».

3. Микропроцессор как основная часть ПЭВМ.

Основой ПЭВМ является центральное процессорное устройство (ЦПУ, CPU) или просто процессор, который представляет собой микросхему, или чип (англ. chip — чип), выполненную на миниатюрной кремниевой пластине — кристалле, поэтому его принято называть микропроцессором. Расположена микросхема в системном блоке, к которому подключаются все остальные устройства.

Технически процессор реализуется в виде одной или нескольких больших интегральных схем (БИС), структура которой постоянно усложняется, и количество функциональных элементов (типа диод или транзистор) на ней постоянно возрастает (от 30 тысяч в процессоре 8086 до 5 миллионов в процессоре Pentium II).

Таким образом, микропроцессор — это программно управляемое устройство, которое предназначено для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки и выполнено в виде одной или нескольких больших интегральных схем.

Микропроцессор выполняет следующие функции:

— считывает и записывает информацию в память компьютера;

— выполняет серию очень простых команд;

— управляет всеми действиями компьютера, передавая команды другим частям компьютера.

Микропроцессор характеризуется большим количеством параметров и свойств, так как он является, с одной стороны, функционально сложным вычислительным устройством, а с другой — электронным прибором, изделием электронной промышленности.

Обработка информации на компьютере связана с выполнением процессором различных арифметических и логических операций.

Арифметические операции — это базовые математические операции, такие как сложение, вычитание, умножение и деление.

Логические операции (логическое сложение, умножение, отрицание и др.) представляют собой некоторые специальные операции, которые чаще всего используются при проверке соотношений между различными величинами.

Внутреннее устройство микропроцессоров очень сложно (так, в «Pentium» находится три миллиона транзисторов). В состав микропроцессора входят следующие устройства.

1. Арифметико-логическое устройство предназначено для выполнения всех арифметических и логических операций над числовой и символьной информацией.

2. Устройство управления координирует взаимодействие различных частей компьютера. Выполняет следующие основные функции:

— формирует и подает во все блоки машины в нужные моменты времени определенные сигналы управления (управляющие импульсы), обусловленные спецификой выполнения различных операций;

— формирует адреса ячеек памяти, используемых выполняемой операцией, и передает эти адреса в соответствующие блоки компьютера;

— получает от генератора тактовых импульсов обратную последовательность импульсов.

3. Микропроцессорная память предназначена для кратковременного хранения, записи и выдачи информации, используемой в вычислениях непосредственно в ближайшие такты работы машины. Микропроцессорная память строится на регистрах и используется для обеспечения высокого быстродействия компьютера, так как основная память не всегда обеспечивает скорость записи, поиска и считывания информации, необходимую для эффективной работы быстродействующего микропроцессора .

4. Интерфейсная система микропроцессора предназначена для связи с другими устройствами компьютера. Включает в себя:

— внутренний интерфейс микропроцессора ;

— буферные запоминающие регистры;

— схемы управления портами ввода-вывода и системной шиной (Порт ввода-вывода — это аппаратура сопряжения, позволяющая подключить к микропроцессору, другое устройство).

К микропроцессору и системной шине наряду с типовыми внешними устройствами могут быть подключены и дополнительные платы с интегральными микросхемами, расширяющие и улучшающие функциональные возможности микропроцессора. К ним относятся математический сопроцессор, контроллер прямого доступа к памяти, сопроцессор ввода-вывода, контроллер прерываний и др.

Важнейшими техническими характеристиками микропроцессора являются:

1. Тактовая частота — характеризует быстродействие компьютера. Работа микропроцессора и всей ЭВМ задается (синхронизируется) генератором тактовых импульсов. Частота генератора тактовых импульсов определяет скорость работы микропроцессора, ибо каждая операция (команда) выполняется за определенное количество тактов. Тактовая частота указывает, сколько элементарных операций выполняет микропроцессор за одну секунду: чем выше частота, тем выше скорость вычислений. Тактовая частота современных ЭВМ составляет сотни МГц.

2. Разрядность процессора — это максимальное количество разрядов двоичного кода, которое может обрабатывать микропроцессора одновременно. Чем выше разрядность микропроцессора, тем большее количество информации процессор может обрабатывать за один такт в единицу времени и тем больше, при прочих равных условиях, производительность компьютера.

Кроме того:

3) Быстродействием, которое определяется количеством операций в секунду.

4) Архитектурой. Понятие архитектуры микропроцессора включает в себя систему команд и способы адресации, возможность совмещения выполнения команд во времени, наличие дополнительных устройств в составе микропроцессора, принципы и режимы его работы.

Выделяют понятия микроархитектуры и макроархитектуры.

Микроархитектура микропроцессора — это аппаратная организация и логическая структура микропроцессора, регистры, управляющие схемы, арифметико-логические устройства, запоминающие устройства и связывающие их информационные магистрали.

Макроархитектура — это система команд, типы обрабатываемых данных, режимы адресации и принципы работы микропроцессора.

Итак, именно микропроцессор является ядром ПЭВМ, центральным узлом, управляющим перемещением всех данных и выполнением операций. Его работа представляет последовательную реализацию микропроцедур выборки-дешифрации-исполнения.

Микропроцессор выполняет следующие функции:

— выборку команд программы из основной памяти;

— дешифрацию команд;

— выполнение арифметических, логических и других операций, закодированных в командах;

— управление пересылкой информации между регистрами и основной памятью, между устройствами ввода/вывода;

— отработку сигналов от устройств ввода/вывода, в том числе реализацию прерываний с этих устройств;

— управление и координацию работы основных узлов микропроцессора.

Список используемой литературы.

алгоритм микропроцессор шрифт атрибут.

1. Интегральные схемы. Методология проектирования = Digital Integrated Circuits. — М.: Вильямс, 2007. — 912 с.

2. Майстренко А. В. Информатика: Учеб. пособие / А. В. Майстренко. -Тамбов: Изд-во Тамб. гос. тех. ун-та, 2002. — 96 с.

3. Могилев А. В. Информатика: учеб. пособие / А. В. Могилев, Н. И. Пак, Е. К. Хеннер; под ред. Е. К. Хеннера. — М.: Академия, 2007. — 848 с.

4. Основы информатики и вычислительной техники: Проб. учеб. для сред. учеб. заведений/ А. Г. Кушниренко, Г. В. Лебедев, Р. А. Сворень. — М.: Просвещение, 1990. — 224 с.