Тема 3. Основні визначення. Приклади алгоритмів

Аналіз (від др.-греч. «розкладання, розчленовування») — операція уявного або реального розчленовування цілого (речі, властивості, процесу або відношення між предметами) на складові частини, виконувана в процесі пізнання або наочно-практичної діяльності людини.

На додаток до синтезу, метод аналізу дозволяє отримати інформацію про структуру об'єкту дослідження.

Синтез — процес (як правило — цілеспрямований) з'єднання або об'єднання раніше розрізнених речей або понять в щось якісно нове, ціле або таке, що представляє набір. Термін походить від греч. уэниеуйт — поєднання, приміщення разом.

Можливий синтез рішень. У кібернетиці процес синтезу тісно пов'язаний з процесом попереднього аналізу. Синтез — інжинірингова побудова складних систем із заздалегідь підготовлених блоків або модулів різних типів. Низькорівневе, глибоке структурне об'єднання компонентів різних типів.

У доповненні до аналізу, метод синтезу дозволяє отримати уявлення про зв'язки і потоки між складовими об'єкту дослідження.

НИЗХІДНЕ ПРОГРАМУВАННЯ (Н.п.) (top-down programming). Спосіб розробки програм, при якому програмування ведеться методом зверху " вниз", від загального до деталей. Алгоритм рішення задачі розбивається на декілька простіших частин або підзадач. Їх виділяють таким чином, щоб програмування підзадач було незалежним. При цьому складають план рішення всієї задачі, пунктами якого і є виділені частини. План записують графічно у вигляді блок-схеми, де визначають головну і підлеглі підзадачі і зв'язки між ними, тобто інтерфейс. Тут же встановлюють, які початкові дані (або аргументи) отримує кожна підзадача для правильного функціонування і які результати вона видає. По блок-схемі складається програма, в якій містяться виклики підпрограм (процедур або функцій), відповідних виділеним підзадачам. Цю програму можна відразу відладжувати, тимчасово замінивши " заглушками" підпрограми для підзадач. Потім аналогічно проводять деталізацію і програмування кожної підзадачі. Процес послідовної деталізації йде до тих пір, поки не буде написана програма для кожного фрагмента алгоритму. При цьому на кожному етапі Н. п. є варіант програми, відладка якої ведеться по ходу всієї розробки програми, що діє.

ВИСХІДНЕ ПРОГРАМУВАННЯ (bottom up programming). Спосіб розробки програм, при якому програмування ведеться методом " знизу-вгору", від деталей до загального. Спочатку розробляються і тестуються функції (підпрограми) нижнього рівня. Потім на їх основі програмуються функції більш високого рівня і так далі При цьому структура і функціональне призначення функцій вищих рівнів витікає з функцій нижніх рівнів.

МОДУЛЬНЕ ПРОГРАМУВАННЯ (modular programming). Спосіб розробки програм, при якому програма розбивається на відносно незалежні складові частини - програмні модулі. При цьому кожен модуль може розроблятися, програмуватися, транслюватися і тестуватися незалежно від інших. Внутрішня будова модуля для функціонування всієї програми, як правило, значення не має. При модифікації алгоритму, що реалізовується модулем, структура програми не повинна мінятися.

СТРУКТУРНЕ ПРОГРАМУВАННЯ (С.п.)(structured programming). Методологія програмування, направлена на створення логічно простих і зрозумілих програм. С. п. засновано на припущенні, що логічність і зрозумілість програми полегшує розробку, доказ правильності і подальший супровід програми, а також забезпечує її надійність

ЗАГЛУШКА (З.) (module stub). Фіктивна підпрограма, що імітує одну або декілька функцій тимчасово відсутнього модуля програми, що розробляється. Наприклад, 3. застосовуються при модульному програмуванні для того, щоб можна було проводити компіляцію, тестування і відладку незавершеної програми, не чекаючи, коли деякі відсутні в ній модулі будуть розроблені в належному вигляді і випробувані. Залежно від функцій замінюваного модуля 3. може видавати або правдоподібний результат (наприклад, значення з таблиці), або деяке повідомлення (наприклад, що фіксує виклик відсутньої підпрограми)

ПІДПРОГРАМА (subroutine). Виділена частина програми, що реалізовує певний алгоритм, і що допускає звернення з різних місць решти частини програми.

ПРОГРАМА (П.)(program). Послідовність вказівок (команд або описів і операторів), задаюча алгоритм обчислювальній машині. П. указує, в якому порядку, над якими даними і які операції повинні бути виконані ЕОМ і в якій формі повинен бути виданий результат. Пристрій управління ЕОМ сприймає П., задану у вигляді послідовності машинних команд. Складання П. на машинній мові - незручний і трудомісткий процес. Тому зазвичай П. для ЕОМ складається людиною на одній з мов програмування, а потім сама ЕОМ перекладає (транслює) цю програму машинною мовою.

МАШИННА МОВА (М.м.)(computer language, machine language). Мова програмування, призначена для представлення програм і даних у формі, придатній для безпосереднього сприйняття їх пристроями даної обчислювальної машини. Є системою команд, даних і інструкцій, що мають форму цифрових кодів (у більшості ЕОМ - двійкових), які не вимагають трансляції і безпосередньо інтерпретуються процесором ЕОМ. Програми, написані на інших мовах програмування, спочатку транслюються на М. м., а вже потім виконуються обчислювальною машиною

МОВА ПРОГРАМУВАННЯ (М.п.)(programming language). Формальна мова, призначена для зв'язку людини з обчислювальною машиною. На М. п. ЕОМ задаються інформація (дані) і алгоритм обробки даних (програма). Процесор ЕОМ безпосередньо сприймає програму, представлену на машинній мові, програмування на якому вельми незручно для людини. Тому розроблені мови програмування високого рівня, програмування, що істотно спрощують процес, і не залежні від конкретної ЕОМ. Також існують проблемно-орієнтовані мови програмування, спеціально пристосовані для вирішення завдань певного класу. З розвитком інтелектуальних систем програмування в якості М. п. почне уживатися природна мова. Див. машинно-орієнтована мова, машинно-незалежна мова, візуальна мова програмування

ПРОЦЕСОР (Пр.) (processor). Пристрій, що виконує команди. Обов'язковими компонентами Пр. є арифметико-логічний пристрій і пристрій управління. Пр. характеризуються архітектурою, набором виконуваних команд, швидкістю їх виконання і довжиною машинного слова. Архітектура визначає типи оброблюваних даних, регістри, стеки, систему адресації і тому подібне Набір команд може бути фіксованим або з можливістю мікропрограмування. Мікропрограмовані Пр. мають вбудовану пам'ять, в якій зберігаються мікропрограми, що визначають набір виконуваних команд. Серед фіксованих команд, як правило, є команди арифметичних і логічних операцій, передачі управління і переміщення даних між регістрами, стеками, пам'яттю і портами введення-виводу. Команди Пр. зазвичай забезпечують обробку слів наступної довжини: битий, півбайт (4 бита), байт (8 битий), два, чотири або вісім байтів. У сучасних комп'ютерах як процесори застосовуються мікропроцесори. У розмовній мові під словом Пр. найчастіше мається на увазі центральний процесор

СТЕК (С.) (stack). Впорядкований набір елементів даних, в якому можна видаляти і додавати елементи, причому новий елемент завжди записується в його кінець, а черговий читаний або такий, що видаляється елемент також завжди вибирається з його кінця. Таким чином, останній елемент, що додається, С. є єдиним доступним і першим елементом, що видаляється (за принципом " останнім увійшов - першим пішов"). Така влаштована, наприклад, пам'ять оболонки Norton Commander, в якій зберігається послідовність раніше виконаних команд на випадок їх повторного виконання.

ПАМ'ЯТЬ (memory, storage, store). 1. Загальна назва для будь-яких реальних або абстрактних засобів і механізмів фіксації і збереження інформації. 2. Те ж, що пам'ять ЕОМ. 3. Те ж, що пристрій, що запам'ятовує

ЗАВДАННЯ (task). 1. Завдання обчислювальній системі, представлене у вигляді програми або частини програми і даних, яке операційна система розглядає як єдине ціле при розподілі ресурсів. У ряді операційних систем термін " 3". співпадає з поняттям " процес", в інших - з поняттям " завдання".

ОПЕРАЦІЙНА СИСТЕМА (ОС) (operating system (OS)). Комплекс програм, організуючих обчислювальний процес в обчислювальній системі. Основними функціями ОС є розподіл ресурсів обчислювальної системи між завданнями з метою їх найбільш ефективного використання і полегшення роботи користувача з обчислювальною системою. Виконуючи першу функцію, ОС враховує і розподіляє ресурси, управляє центральним процесором, пам'яттю, введенням-виводом, забезпечує виконання операцій над файлами, виступає в ролі диспетчера, запускаючи на виконання прикладні програми, забезпечує взаємодію програм з технічними пристроями і користувачем. Виконуючи другу функцію, вона надає користувачеві зручний інтерфейс з програмним забезпеченням і пристроями комп'ютера, а також виконує допоміжні дії, такі як копіювання або друк файлів. ОС може одночасно підтримувати роботу на комп'ютері одного завдання - бути однозадачною або одночасно підтримувати роботу декількох програм - бути багатозадачною (мультизадачною). Користувач управляє ОС за допомогою команд операційної системи. Для управління роботою персональних IBM-сумісних комп'ютерів найчастіше використовуються ОС MS-DOS і Windows. На персональних комп'ютерах на базі процесорів 80486 або Pentium з великою оперативною пам'яттю (не нижче 32 Мб) можлива установка ОС OS/2, Windows NT або UNIX.

РЕСУРС (Р.) (resource). Час, апаратні, програмні і інші засоби, які можуть бути надані обчислювальною системою або її окремими компонентами обчислювальному процесу або користувачеві. Наприклад, Р. є час центрального процесора, область оперативної або зовнішньої пам'яті і пристрої введення-виводу, які можуть бути виділені для роботи деякої програми.

ПРОЦЕС (process). Послідовність операцій при виконанні програми або її частини разом з використовуваними даними. Операційна система розглядає процес як єдине ціле при розподілі ресурсів.