Логические основы ЭВМ

План

Введение

1. Логические  основы работы ЭВМ. Основы понятия  и операции алгебры логики

2. Прикладное  программное обеспечение

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Информатика, как  никакая другая область знаний, характеризуется  чрезвычайно высокой степенью динамики изменений. Кроме того, учитывая ее всепроникающий характер, благодаря которому происходят интеграция знаний, идей, в настоящее время трудно очертить границы информатики.

Информатика и  связанные с ней информационные технологии - необходимый атрибут профессиональной пригодности в обществе.

Информатика служит, прежде всего, для формирования определенного  мировоззрения в информационной сфере и освоение информационной культуры, т.е. умение целенаправленно  работать с информацией, профессионально используя ее для получения, обработки и передачи компьютерную информационную технологию и соответствующие ей технические и программные средства.

Информатизация  обеспечит переход общества от индустриального  этапа развития к информационному. Информационный рынок предоставит потребителям все необходимые информационные продукты и услуги, а их производство обеспечит индустрии информатики, часто называемая информационной индустрией. Все эти вопросы сейчас активно обсуждаются в печати, хотя до сих пор нет единого мнения относительно времени путей развития, понимания приоритетности того или иного направления, формулировок и понятий и т.п.

Целью контрольной  работы является изучение логических основ работы ЭВМ, основных понятий  и операций алгебры логики, а также прикладного программного обеспечения.

1. Логические основы  работы ЭВМ. Основы  понятия и операции  алгебры логики

Для анализа  и синтеза схем в ЭВМ при  алгоритмизации и программировании решения задач широко используется математический аппарат алгебры  логики.

Алгебра логики - это раздел математической логики, значение всех элементов (функций и  аргументов) которой определены в  двухэлементном множестве: 0 и 1. Алгебра  логики оперирует с логическими  высказываниями.

В алгебре логики все высказывания обозначают буквами а, Ь, с и т.д. Содержание высказываний учитывается только при введении их буквенных обозначений, и в дальнейшем с ними можно производить любые действия, предусмотренные данной алгеброй. Причем если над исходными элементами алгебры выполнены некоторые разрешенные в алгебре логики операции, то результаты операций также будут элементами этой алгебры.

Простейшими операциями в алгебре логики являются операции логического сложения (иначе, операция ИЛИ, операция дизъюнкции) к логического  умножения (иначе, операция И операция конъюнкции). Для обозначения операции логического сложения используют символы + или V , а логического умножения -- символы * *Л.

Правила выполнения операций в алгебре логики определяются рядом аксиом, теорем следствий. В  частности, для алгебры логики выполняются законы:

1) сочетательный:

(а + Ь) + с = а + (Ь +с); (а*Ь)*с =а*(Ь*с);

2) переместительный:

а + b = b + а; а * b = b * а ;

 

распределительный:

а *(Ь +с) = а * b + а * с;

а + b * с = а * b + а * с.

Справедливы соотношения:

а + а = а;

а * а = а;

а + а* b = а;

а + b = а, если а - b

Наименьшим элементом  алгебры логики является 0, наибольшим элементом -- 1 . В алгебре логики также  вводится еще одна операция -- операция отрицание (иначе, операция НЕ, операция инверсии), обозначаемая чертой над элементом.

По определению: а + а = 1, а*а = 0, 0=1, 1=0.

Функция в алгебре  логики -- это алгебраическое выражение, содержащее элементы алгебры логики а, Ь, с ..., связанные между собой  операциями, определенными в этой алгебре.

Согласно теоремам разложения функций на составляющие любая функция может быть разложена на конституэнты "1":

f (a)= f ( 1)* a + f (0)* a ; f(a,b)=f(l9b)*a+f(Q,b)*a=f(lM*a*a+f(l№ и т.д.)

Эти соотношения  используются для синтеза логических функций и вычислительных схем.

Возможности компьютера как технической основы системы of работки данных связаны используемым программным обеспечением (программами).

Программа (program, routine) -- упорядочение последовательность команд (инструкций) компьютера для  решения задачи. Программное обеспечение (sawtware) -- совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов.

Программы предназначены  для машинной реализации задач. Термины  задача и приложение имеют очень  широкое употребление в контексте  информатики и программного обеспечения.

Задача (problem, task) -- проблема, подлежащая решению. Приложение (application) -- программная реализация на компьютере решения задачи.

Таким образом, задача означает проблему, подлежащую реализации с использованием средств  информационных технологий, а приложение -- реализованное на компьютере решение по задаче. Приложение, являясь синонимом слова "программа", считается более удачным термином и широко используется в информатике.

Термин задача употребляется также в сфере  программирования, особенно в режиме мультипрограммирования и мультипроцессорной обработки, как единица работы вычислительной системы, требующая выделения вычислительных ресурсов (процессорного времени, основной памяти и т.п.). В данной главе этот термин употребляется в смысле первого определения.

Существует большое  число разнообразных классификаций  задач. С позиций специфики разработки и вида программного обеспечения  будем различать два класса задач -- технологические и функциональные.

Технологические задачи ставятся и решаются при организации технологического процесса обработки информации на компьютере. Технологические задачи являются основой для разработки сервисных средств программного обеспечения в виде утилит, сервисных программ, библиотек процедур и др. применяемых для обеспечения работоспособности компьютера, разработка других программ или обработки данных функциональных задач.

Функции опальные задачи требуют решения при реализации функций управления в рамках информационных систем предметных областей. Например, управление деятельностью торгового предприятия, планирование выпуска продукции, управление.

Предметная (прикладная) область (application domain) -- совокупность связанных  между собой функций, задач управления, с помощью которых достигается  выполнение поставленных целей.

Постановка задачи (problem definition) -- это точная формулировка решения задачи на компьютере с описанием  входной и выходной информации.

Постановка задачи -- обобщенный термин, который означает определенность содержательной стороны  обработки данных. Постановка задачи связана с конкретизацией основных параметров ее реализации, определением источников и структурой входной и выходной информации, востребуемой пользователем.

К основным характеристикам  функциональных задач, уточняемым в  процессе ее формализованной постановки, относятся:

цель или назначение задачи, ее место и связи с другими  задачами;

условия решения  задачи с использованием средств  вычислительной техники;

содержание функций  обработки входной информации при  решении задачи;

требования к  периодичности решения задачи;

ограничения по фокам и точности выходной информации;

состав и форма  представления выходной информации;

источники входной  информации для решения задачи;

пользователи  задачи (кто осуществляет ее решение  и пользуется результатами решения).

Выходная информация по задаче может быть представлена в виде документов (типа листинга или  машинограммы), сформированных кадров -- видеограммы на экране монитора, файла  базы данных, выходного сигнала устройству управления.

Входная информация по задаче определяется как данные, поступающие на вход задачи и используемые для ее решения. Входной информацией служат первичные данные документов ручного заполнения, информация, хранимая в файлах базы данных (результаты решения другие задач, нормативно-справочная информация -- классификаторы, кодификаторы, справочники), входные сигналы отдатчиков.

Обычно постановка задач выполняется в едином комплексе  работ по созданию структуры внутримашинной базы данных, проектированию форм и  маршрутов движения документов, изменению организации управления в рамках предметной области.

Алгоритм -- система  точно сформулированных правил, определяющая процесс преобразования допустимых исходных данных (входной информации) желаемый результат (выходную информацию) за конечное число шагов.

Алгоритм решения  задачи имеет ряд обязательных свойств:

дискретность -- разбиение процесса обработки информации на белее простые этапы (шаги выполнения), выполнение которых компьютером  или человеком не вызывает затруднений;

определенность  алгоритма -- однозначность выполнения каждого отдельного шага преобразования информации;

выполнимость -- конечность действий алгоритма решения  задач, позволяющая получить желаемый результат при допустимых исходных данных за коночное число шагов;

массовость -- пригодность алгоритма для решения определенного класса задач.

В алгоритме  отражаются логика и способ формирования результате в решения с указанием  необходимых расчетных формул, логических условий, соотношений для контроля достоверности выходных результатов. В алгоритме обязательно должны быть предусмотрены все ситуации, которые могут возникнуть в процессе решения комплекса задач.

Алгоритм решения  комплекса задач и его программная  реализация тесно взаимосвязаны. Специфика  применяемых методов проектирования алгоритмов и используемых при этом инструментальных средств разработки программ может повлиять на форму представления и содержание алгоритма обработки данных.

Для решения  задач могут использоваться алгоритмы, заложенные в готовых программных  продуктах -- пакетах прикладных программ (ППП) функционального назначения (см. дальше). Также могут использоваться типовые модели и методы решения задач, представленные в методо-ориентированных ППП. В этом случае осуществляется адаптация ППП к условиям конкретного применения, во всех остальных случаях разрабатываются оригинальные алгоритмы и программы реализации комплекса задач.

Программирование (programming) -- теоретическая и практическая деятельность, связанная с созданием  программ.

Программирование  является собирательным понятием и может рассматриваться и как наука, и как искусство, на этом основан научно-практический подход с разработке программ.

Программа -- результат  интеллектуального труда, для которого характерно творчество, а оно, как  известно, не имеет четких границ, В любой программе присутствует индивидуальность ее разработчика, программа отражает определенную степень искусства программиста. Вместе с тем программирование предполагает и рутинные работы, которые могут и должны иметь строгий регламент выполнения и соответствовать стандартам.

Программирование  базируется на комплексе научных  дисциплин, направленных на исследование, разработку и применение методов  и средств разработки программ (специализированного  инструментария создания программ). При  разработке программ используются ресурсоемкие и наукоемкие технологии, высококвалифицированный интеллектуальный труд.

Программирование -- это развитая отрасль хозяйственной  деятельности, связанная со значительными  затратами материальных, трудовых и  финансовых ресурсов. По данным зарубежных источников, в середине 90-х годов в мире было занято программированием до 2% трудоспособного населения. Совокупный оборот в сфере создания программных средств достигает нескольких сот миллиардов долларов в год.

В связи с  ростом потребности в разнообразных программах обработки данных весьма актуален вопрос применения эффективных технологий программирования и их перевода на промышленную основу. Это означает:

стандартизованность, тиражируемость и воспроизведение  различными разработчиками методов  программирования;