Программный принцип работы компьютера практическая работа

Обновлено: 10.01.2025

Тема:Программный принцип работы компьютера. Примеры компьютерных моделей различных процессов.

Цель работы: изучить программный принцип работы компьютера, рассмотреть примеры моделей различных процессов.

Сведения из теории:

Главной особенностью работы ЭВМ является программный принцип работы. Принцип программы, хранимой в памяти компьютера, считается важнейшей идеей современной компьютерной архитектуры. Суть идеи заключается в том, что
1) программа вычислений вводится в память ЭВМ и хранится в ней наравне с исходными числами;

команды, составляющие программу, представлены в числовом коде по форме ничем не отличающемся от чисел.

В основу работы компьютеров положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т.д.

Программа - это запись алгоритма решения задачи в виде последовательности команд или операторов языком, который понимает компьютер. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами.

Для нормального решения задач на компьютере нужно, чтобы программа была отлажена, не требовала доработок и имела соответствующую документацию. Поэтому, относительно работы на компьютере часто используют термин программное обеспечение (software), под которым понимают совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией.

Информация, представленная в цифровой форме и обрабатываемая на компьютере, называется данными.

Уровни программной конфигурации компьютера:

Прикладные программы

Служебные программы

Системные программы

BIOS

На самом нижнем уровне находятся программы базовой системы ввода-вывода (BIOS). Их код записан в одной из микросхем компьютера. В момент включения компьютера эти программы выполняют проверку оборудования и обеспечивают простейшее взаимодействие с клавиатурой и монитором — клавиатура способна реагировать на нажатие некоторых клавиш, а на мониторе отображается информация о ходе запуска компьютера. Взаимодействие с человеком у программ этого уровня крайне ограниченно и возможно только в первые секунды после запуска компьютера.

Системные программы предназначены для работы со всеми устройствами компьютера. Они принадлежат к промежуточному уровню. Одни системные программы управляют работой устройств и используют программы нижнего уровня, а другие отвечают на запросы программ более высоких уровней. Те системные программы, которые непосредственно управляют устройствами, еще называют драйверами устройств. Люди работают с программами этого уровня только в тех сравнительно редких случаях, когда требуется настроить оборудование.

Служебные программы — это следующий уровень, программы которого предназначены для обслуживания компьютера, проверки его устройств, а также для настройки устройств и программ. Одни программы общаются с программами нижних уровней, другие передают данные программам верхнего уровня по их запросу. Степень взаимодействия с человеком определяется необходимостью. Например, мастера по наладке и настройке оборудования активно работают со служебными программами. Обычные пользователи используют их сравнительно редко.

Уровень прикладных программ — самый верхний. Здесь находятся программы, обслуживающие человека и удовлетворяющие его потребности. С их помощью выполняется набор и редактирование текстов, создание чертежей и иллюстраций, коммуникация между людьми, воспроизведение музыки и видео, а также многое другое. Сверху программы прикладного уровня общаются с человеком, а снизу — с программами нижележащих уровней. Прямого доступа к устройствам программы прикладного уровня, как правило, не имеют.

Практическая работа по предмету "информатика".

Цель: изучить программный принцип работы компьютера путем создания программы с использованием языка программирования Visual Basic.

Просмотр содержимого документа
«Программный принцип работы компьютера»

Краткие теоретические сведения

В основу работы компьютеров положен программный принцип работы, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т.д.

Программа - это запись алгоритма решения задачи в виде последовательности команд или операторов языком, который понимает компьютер.

Алгоритм - точное и понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

На практике наиболее распространены следующие 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).

Основные блоки, используемые при составлении алгоритмов

Межстраничный соединитель

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

Компью́терная програ́мма — последовательность инструкций, предназначенная для исполнения устройством управления вычислительной машины.

Быстро создавать программы лучше путем визуального проектирования при помощи Visual Basic - объектно-ориентированного языка.

Проект, созданный с помощью Visual Basic состоит из нескольких файлов:

Основной файл проекта имеет расширение .vbp и содержит реестр файлов, необходимых для создания исполняемого файла приложения.

Текстовый файл с расширением .frm сохраняет описание формы проекта и программный код, относящийся к ней. Таких файлов в проекте может быть несколько.

Код, не связанный с конкретной формой или элементом управления, помещается в стандартный модуль с расширением .bas. Могут быть модули и другого типа.

Любое приложение, написанное на Visual Basic - совокупность объектов. Например: Форма, Командная кнопка, Текстовое поле и т. д.

Числовая переменная, содержит целые числа из интервала -32 768 — 32767

Числовая переменная, отличается от Integer более широким интервалом

Числовая переменная — содержит числа с десятичной точкой

Числовая переменная, отличается от Single более широким интервалом

Переменная для хранения денежных величин

Переменная для хранения текстовых или строковых значений

Числовая переменная — интервал 0-255, даже меньше, чем у Integer

Переменная для хранения значений True или False

Переменная для хранения дат

Переменная для хранения ссылок на объекты Visual Basic и других приложений

Универсальная переменная общего назначения, которая может хранить значения большинства других типов

Переменная имеет имя и значение.

Правила написания имен переменных:

Имя переменной должно начинаться с буквы.

Остальными символами могут быть буквы (строчные или прописные), цифры и символ подчеркивания. Пробел, точка, запятая и другие специальные знаки - недопустимы.

Длина имени не должна превышать 255 символов.

Имя переменной не должно совпадать с ключевыми символами языка Visual Basic (например: If, Then, For, To, Next, Print и другими

Значение переменной - это данные, которые в ней хранятся. От того какие данные хранит переменная, зависит какой тип она имеет.

Описание (объявление)переменных

Переменную объявляют в начале окна кода или в начале процедуры с помощью оператора Dim такой записью:

Dim Имя_переменной As Тип_переменной

В качестве типа переменной указываются слова Byte, Long, String и другие из таблицы типов (см. выше). Например:

Dim a As Byte

Программный код (командный код)

Программный код - это набор слов и символов языка программирования.

Программный код записывается в окне кода. Чтобы вызвать окно кода, нужно дважды щелкнуть на нужном объекте. Рис. Окно программного кода

На рисунке изображены:.

1.Список элементов управления

2. Список событий элементов управления

3. Начало процедуры.

Арифметические операции в VB Встроенные математические функции

Цель занятия : изучить программный принцип работы компьютера, рассмотреть примеры моделей различных процессов.

Сведения из теории:

А) Программный принцип работы компьютера

1) программа вычислений вводится в память ЭВМ и хранится в ней наравне с исходными числами;

2) команды, составляющие программу, представлены в числовом коде по форме ничем не отличающемся от чисел.

Программа состоит из набора команд, выполняющихся процессором автоматически в определенной последовательности. Конечной целью любой компьютерной программы является управление аппаратными средствами.

Информация, представленная в цифровой форме и обрабатываемая на компьютере, называется данными.

Уровни программной конфигурации компьютера:

Первая вычислительная машина, способная хранить программу в своей памяти, разрабатывалась в 1943—1948 гг. в США под руководством Джона Мочли и Преснера Экерта.

В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который сформулировал общие принципы функционирования универсальных вычислительных устройств.

Первый компьютер, в котором были полностью реализованы эти принципы, был построен в 1949 г. английским исследователем Морисом Уилксом.

Б) Компьютерные модели

Человек в своей деятельности (научной, образовательной, технологической, художественной и т.д.) постоянно использует модели окружающего мира. Моделирование он использует для исследования объектов, процессов и явлений, что помогает человеку принимать обоснованные и продуманные решения, предвидеть последствия своей деятельности. Модели позволяют представить в наглядной форме объекты и процессы, недоступные для непосредственного восприятия. Понятие "модель" в обыденной жизни чаще ассоциируется с "макетом", имеющим внешнее и функциональное сходство с определённым объектом. Всё многообразие моделей отличает нечто общее, а именно - моделью может быть искусственно созданный человеком абстрактный или материальный объект.

Исходя из этого, предложим следующее определение модели:

Модель - это некий новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого объекта, явления или процесса.

Выделим существенные черты понятия:

 модель-это, в свою очередь, тоже объект;
 модель может быть как материальной, так и мысленной;
 модель сохраняет существенные для данной модели черты моделируемого объекта. Иначе это модель другого объекта;
 модель может сохранять только некоторые черты моделируемого объекта, важные для данного исследования. Некоторые упрощения, огрубление неизбежно.

Анализ модели и наблюдение за ней позволяют познать суть реально существующего, более сложного объекта, процесса, явления, называемого прототипом или оригиналом.

Моделирование – это процесс построения моделей для исследования и изучения объектов, процессов, явлений.

1. Объекты Примеры м оделей объектов:

копии архитектурных сооружений;

копии художественные произведения;

модель атома водорода или солнечной системы;

модель, демонстрирующая одежду ит.д.

2. Явления Примеры моделей явлений:

модели физических явлений: грозового разряда, магнитных и электрических сил. ;

геофизические модели: модель селевого потока, модель землетрясения, модель оползней.

3. Процессы Примеры моделей процессов:

модель развития вселенной;

модели экономических процессов;

модели экологических процессов.

4. Поведение

При выполнении человеком какого-либо действия ему обычно предшествует возникновение в его сознании модели будущего поведения. Собирается ли он строить дом или решать задачу, переходит улицу или отправляется в поход – он непременно сначала представляет себе все это в уме. Это главное отличие человека мыслящего от всех других живых существ на земле.

Один и тот же объект в разных ситуациях, в разных науках может описываться различными моделями. Например, рассмотрим объект “человек” с точки зрения различных наук:

в механике человек – это материальная точка;

в химии – это объект, состоящий из различных химических веществ;

в биологии – это система, стремящаяся к самосохранению и т.д.

Вследствие того, что компьютер стал мощнейшим помощником человека в его деятельности, более подробно остановимся на компьютерном моделировании.

Компьютерная модель- это модель, реализованная средствами программной среды. Каждый, кто работал на компьютере, даже в качестве конечного пользователя, понимает, что решение проблемы начинается до прикосновения к компьютеру. В наше время всё успешнее становятся попытки создания высоко реалистичных компьютерных изображений. При использовании компьютера появляется возможность присваивать объектам свойства, не существующие в реальной действительности. При "смешивании" реальных и нереальных (некорректных с точки зрения окружающего мира) свойств (характеристик) объекта, его существование кажется вполне реальным. Этой важной и присущей только компьютерной графике возможностью смешивания реальных и вымышленных свойств пользуются:

 в кино и на телевидении (там, где необходимо создать фантастику, претендующую на реальность);
 в дизайнерских и издательских фирмах (чтобы показать, каким образом будут выглядеть предметы бытовой техники, одежды и т.д.);
 в рекламной деятельности (для создания различного рода рекламных роликов);

 в промышленности для представления заказчику разработки, ещё несуществующей в реальности, но существующей в документации;
 для создания игровых персонажей.

Моделирование- процесс создания модели, точнее, это исследование какого-либо объекта путём построения и изучения его модели.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что при компьютерном моделировании необходимо иметь представление о программных средствах, их назначении, инструментарии и технологических приёмах работы. В этом случае можно легко преобразовать исходную информационную модель в компьютерную. В дальнейшем из всего многообразия компьютерных моделей выделим только компьютерные модели трёхмерных объектов.

Трёхмерные объекты - это объекты, которые имеют ширину, длину и высоту, т.е. при их построении необходимо оперировать с тремя осями координат. Выделим основные этапы моделирования трёхмерных объектов.

Практические задания

Задание № 1. Дать определение программы . Запишите: в чём заключается суть программного принципа работы компьютера.

Задание № 2. Выписать определение модели, моделирования. Выписать примеры моделей процессов.

Задание № 3. В таблицу внесите существующие модели для указанных объектов:

1. Цель работы: изучить среду программирования и структуру программы Turbo Pascal, научиться составлять несложные программы в этой среде программирования, производить тестирование программы.

2. Оборудование, приборы, аппаратура, материалы: персональный компьютер, среда программирования Turbo Pascal.

1. Задание

Задание 1. Изучите внешний вид системы программирования Турбо Паскаль.

Задание 2. Откройте файл, в который Вы запишите программу, выполняющую сложение двух чисел. Для этого нажмите клавишу F10, чтобы выйти в главное меню, затем клавишами перемещения курсора выберите опцию File, а в выпавшем меню команду New.

Найдите в этой программе заголовок, раздел описания переменных, признак начала программы, признак конца программы, тело программы, комментарий. Ответьте на вопросы:

1. Какое назначение переменных number1, number2, rezult?

2. Что обозначает строка : number1, number2, rezult : integer; ?

3. Если присвоить переменным number1 и number2 соответственно значение 5 и 7, то какую строчку выдаст компьютер при исполнении последней процедуры Write? Запишите ее в отчет.

4. Переведите с английского языка слова: Write, Read. Как вы думаете, что должен делать операторы с таким названием?

5. Как вы понимаете запись: readln(number1); ?

6. Чему равно значение переменной rezult после выполнения оператора: rezult := number1 + number2; ?

7. Что делает оператор присваивания в этой программе?

Задание 3. Измените программу, выполненную в задании 2 так, чтобы она находила произведение двух чисел. Сохраните текстом программы в файле Proizv.pas. Результат покажите преподавателю.

Задание 4. Измените программу, выполненную в задании 3 так, чтобы она выполняла расчет площади прямоугольника по его длине и ширине. Заполните по результатам работы программы таблицу:

Читайте также: