Информатика

ПЭВМ, как и любая другая вычислительная машина, является не чем иным, как «слепым» исполнителем программ, которые и придают компьютеру всю привлекательность.

Программа это описание, воспринимаемое ЭВМ и достаточное для решения определенной задачи.

Для составления программ используют искусственные языки, называют языками программирования.

Под ПО в узком смысле понимается просто совокупность программ. В широком смысле в ПО наряду с программами включают различные языки, процедуры, правила и документацию, необходимые для использования и эксплуатации программных продуктов.

ПО ПЭВМ по функциональному признаку традиционно делится на системное и прикладное.

Системным называется ПО, используемое для разработки и выполнения программных продуктов, а также для предоставления пользователю ЭВМ определенных услуг. Оно является необходимым дополнением к техническим средствам ПЭВМ. Без СПО машина по сути безжизненна.

Прикладным называют ПО, предназначенное для решения определенной целевой задачи или класса таких задач. К этим задачам относятся производство вычислений по заданному алгоритму, подготовка того или иного текстового документа и т. п.

Виды задач, решаемых с помощью ПЭВМ. Этапы их решения

Понятие алгоритма является основным при решении задач с использованием вычислительной машины.

Подробный анализ этого понятия дается Д. Кнутом в его книге «Искусство программирования для ЭВМ», том 1. Отметим, что слово «алгоритм» (algorithm) определяло правило выполнения арифметических действий с использованием арабских цифр (1747 год). К 1950 г. под словом «алгоритм» подразумевали изложенный в «Элементах» Евклида алгоритм Евклида — процесс нахождения наибольшего общего делителя двух чисел.

Современное значение слова «алгоритм» сравнимо по смыслу со значением слов: рецепт, процесс, метод, способ, процедура, программа. Однако в слове «алгоритм» имеется свой дополнительный оттенок. Помимо того, что алгоритм — это описание процесса решения некоторой задачи, он имеет следующие важные особенности (свойства).

Из курса алгоритмизации Вам уже должно быть известно, что:

Алгоритм это строго определенная последовательность действий, необходимая для решения поставленной задачи.

Иными словами, алгоритм — это точное предписание, ведущее от варьируемых исходных данных к искомому результату.

Основные свойства алгоритма:

Массовость — применимость к целым сериям исходных данных для однотипных задач Результативность — алгоритм обязательно должен давать какой-либо результат (решение), или сообщать, что для данных входных данных решения не существует (не может быть найдено). Т. е. алгоритм всегда должен приводить к решению задачи, причем, за конечное число шагов.

Определенность, точность — содержит строгую, не изменяемую произвольным образом последовательность действий. Т. е. каждый шаг алгоритма должен быть четким и однозначным Дискретность — весь ход решения задачи должен быть разбит на отдельные законченные этапы — шаги алгоритма. Каждый шаг алгоритма должен указывать только одно конкретное действие.

Некоторые из этапов могут быть исключены самой постановкой задачи.

Первый этап состоит в анализе проблемы и в построении математической модели. На основе выделенных закономерностей, характеризующих моделируемое явление, уточняются входные и выходные данные и связи между ними. Подробнее о математическом моделировании мы поговорим немного попозже.

Математическую модель уже можно изучать чисто математическими методами, не вдаваясь в физическую природу объекта. А это означает, что пришла пора выбора метода решения задачи, с помощью которого разрабатывается алгоритм ее решения.

Далее следует представить алгоритм в таком виде, чтобы вычислительная машина могла его выполнить. Для этого нужно разбить алгоритм на элементарные операции, которые умеет выполнять машина, и записать каждую такую операцию на языке, понятном этой машине, т. е. представить алгоритм в виде программы.

Для большинства задач, встречающихся на практике, точных методов решения или нет, или они представляются громоздкими формулами. Для их решения применяются численные методы.

При этом решения могут быть получены с той или иной степенью точности, которая зависит от того, насколько удачно выбрана математическая модель, от точности задания входных данных, алгоритма решения задачи, от тех вычислительных средств, с помощью которых она решается.

Как следует из анализа приведенных этапов, основная работа выполняется человеком без использования вычислительной машины. Фундаментальные идеи, лежащие в основе конструирования алгоритмов (в конечном итоге программ), можно объяснить и понять; не упоминая при этом вычислительную машину.

Перечисленные этапы определяют процесс программирования. Программирование — дисциплина многоплановая; оно содержит множество нетривиальных проблем, требующих теоретического фундамента и систематического подхода. Интересные исследования и сложные проблемы возникают тогда, когда программы достигают определенной сложности и больших размеров.

Основные методы проектирования программных продуктов

Проектирование алгоритмов и программ — наиболее ответственный этап жизненного цикла программных продуктов, определяющий, насколько создаваемая программа соответствует спецификациям и требованиям со стороны конечных пользователей. Затраты на создание, сопровождение и эксплуатацию программных продуктов, научно-технический уровень разработки, время морального устаревания и многое другоевсе это также зависит от проектных решений.

Методы проектирования алгоритмов и программ очень разнообразны, их можно классифицировать по различным признакам, важнейшими из которых являются:

степень автоматизации проектных работ;

принятая методология процесса разработки.

По степени автоматизации проектирования алгоритмов и программ можно выделить:

методы традиционного (неавтоматизированного) проектирования;

методы автоматизированного проектирования (CASE-технология и ее элементы).

Неавтоматизированное проектирование алгоритмов и программ преимущественно используется при разработке небольших по трудоемкости и структурной сложности программных продуктов, не требующих участия большого числа разработчиков. Трудоемкость разрабатываемых программных продуктов, как правило, небольшая, а сами программные продукты имеют преимущественно прикладной характер.