Компьютердің негізгі орындаушысы - процессор

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 11 бет
Таңдаулыға:

Кіріспе

Негізгі бөлім

1 Программалау жүйесі

1. 1Программалау технологиялары

2 Программалық жабдықтаудың негізгі ұғымдары мен терминдері.

Қорытынды

Қолданылған әдебиеттер тізімі

КІРІСПЕ

Программаларды жасауда қазіргі заманғы компьютерлерде әр түрлі деңгейдегі программалау тілдері пайдаланылады. Жалпы жағдайда тіл деп информацияның жазылыуын және оның түрленуін белгілі ережелер бойынша формальды етіп беруші құралдарды түсінеміз. Тілдің құрамында информацияның негізгі элементтерін құрудың құралдары және осы элементтерден әр түрлі мазмұнды құрылымдар құруға арналған ережелер жүйесі бар. Программалау тілі деп деректерді жазуға және оларды белгілі ережелер бойынша өңдеуге арналған адам мен компьютерді байланыстыратын формальды тілді айтамыз. Програмалаудың әр түрлі тілдерін әр түрлі белгілер бойынша жіктеуге болатын бірнеше жүздеген программалау тілдері бар. Ең жалпысы тілдің машинаға жақындық дәрежесі бойынша жіктеу болып табылады. Программалау тілдері машина тілінің командаларына тікелей ұқсастығы жоқ прогрокомандаларды пайдалануға рұхсат етеді. Прогрокомандаларды пайдалану программаны қысқартады әрі тілді жасау құралдарының жиынын кеңейте отырып программалаушының еңбегінің өнімділігін арттырады. Машинаға тәуелсіз тілдер программаларды бөлшектеу дәрежесіне қарай екі топқа бөлінеді: процедулалы- бағдарланған тілдер; проблемалы - бағдарланған тілдер

Процедулалы - бағдарланған тілдер есепті шешу алгоритмін сипаттауға арналған, сондықтан да оларды кейде алгоритмдік тілдер деп те атайды. Алгоритмдік тіл деген ұғым программалау тілі деген ұғыммен сәйкес елмейді. Егер алгоритмдік тілде жазылған алгоритмдік жазу компьютерге ендіруге тікелей жарамды және дайын жұмысшы программаға түрленетін болса, онда мұндай алгоритмдік тіл программалау тілі де бола алады. Кейбір алгоритмдік тілдер тек оларға кейбір құралдарды қосқаннан кейін ғана программалау тілі болады.

Программалау жүйесі

Ең бірінші программалау тілі болып Short Code (1949) саналды. XX ғасырдың 50-ші жылдарында пайда болған жоғары деңгейдегі программалау тілдері болып ФОРТРАН, КОБОЛ және АЛГОЛ саналады. Фортран мен Коблон әлі күнге дейін пайдаланылады, ал Алгол болса бірталай тілдердің (олардың ішінде паскаль тілі де бар) негізгі болып табылады. Кәзіргі уақытта программалау тілдерінің саны бірнеше жүз құрайды. 1970 ж. программалау әлемінде кемінде екі маңызды оқиға болды, олар: UNIX- операциялық жүйесінің және Паскаль атты жаңа программалау тілінің пайда болуы. Бұл тілді алғашқыда жалпы программалауды оқыту мақсатымен құрастырған Швейцариядағы жоғарғы политехникалық мектебінің Инфрматика институтының директоры, профессор Никлаус Вирт (1968-1971жж) . Жаңа программалау тіліне француз математигі, физигі және философы, көрнекті ғалым Блез Паскаль (1623-1662жж) есімі берілді. Кейіннен осы тілдің бірталай түрлері және толықтамалары пайда болды. Олардың ішінен кеңінен таралған BORLAND компаниясының Turbo Pascal - пакеті.

Программа құрастырудың сапасымен жылдамдығын арттыру үшін 80-ші жылдардың ортасында Турбо Паскаль атты программалау жүйесі дүниеге келді. Турбо деген сөз Borland International. Inc. (АҚШ) фирмасының сату таңбасының бейнеленуі. Сонымен қатар Turbo Pascal тілі компьютерлік графиканы пайдалануға, дыбыспен жұмыс істеуге, жүйелік программалауға үлкен мүмкіндіктер береді. Бүл тілдің программистер арасында кеңінен таралуына келесі себептер болды: Паскаль тілі өзінің икемді сипатталуына байланысты оқушылардың игеруіне өте оңай және жылдам. Алгоритмдердегі концепцияны программа түрінде бейнелеуге түрлі программалық құралдар мен мүмкіншіліктерін ұсынады. Программада пайдаланатын айнымалылардың алдын ала сипатталынуы, программа, орындалмай түрып компиляция кезеңінде оның үйлесімділігін тексеру тағы сол сияқты. Паскаль - программаларының қасиеттері программаға деген “сенімділікті” арттырады. Паскальда қарапайым және икемді басқару құрылымдарының пайдаланулы: сызықтық, тармақталу, қайталану. Паскаль тілінің құрушысы Н. Вирттің айтуы бойынша: “…Паскаль тілінің тәжірибелік пайдалануы оның құндылығын әйгі етіп көрсетті: - бұл тілде программа түзудің өте оңай екендігін; программаның жұмысын жөнге салудағы икемділігін; көптеген тәжірибелік мәселелердің шешімін тиімді жолдармен табу үшін ұсынылатын Паскаль тілінің техналогияларын, т. с. с…”. Бұл тілді Н. Вирт біріншіден- программалауға жүйелік бапты енгізіп, автоматты түрде программа мен мәліметтердің бірлігін тексеру мақсатымен құрды, екіншіден- жаңа компьютерлік мәдениетті игерудегі оқу құралы ретінде. Паскаль тілінің маңызды ерекшелігі болып бұл тілдегі оператор мен операндтың бір- бірімен байланысы, яғни кез келген оператор тек белгілі бір операндтар тобына тән болады. Бұл жерде операндтар деп операторлар арқылы түрлі өңдеуге түсетін бастапқы мәліметтерді атаймыз. Осының жалғасы - Паскаль тіліндегі мәліметтермен айнымалылардың типтеліну концепциясы болады. Типтеліну коцепциясының мағынасы неде? Көптеген программалау тілдерінде операторлардың әрекеттеріне байланысты барлық бастапқы мәліметтер бірнеше класқа немесе типтерге бөлінеді. Сондықтан тілдің барлық операторлары да өздеріне тән типті мәліметтермен жұмыс атқара алатын болады. Сонымен операторлар тобы мен операндтар тобы бір- бірімен нық байланысты болатын тіл элементтерін құрайды. Программалар белгілі бір мәселені, есепті шешуге арналған. Есеп шығару барысында компьютерге бастапқы мәліметтер енгізіледі, оларды қалай өңделетіндігі көрсетіледі және нәтиже қандай түрде, қандай құрылғыға шығарылатыны айтылады. Паскаль тілінде программа жеке - жеке жолдардан тұрады. Оларды теру, түзету арнайы мәтіндік редакторлар атқарылады. Программа алдындағы азат жол немесе бос орын саны өз қалауымызша алынады. Бір қатарда бірнеше команда немесе оператор орналаса алады, олар бір - бірімен нүктелі үтір (; ) арқылы ажыратылып жазылады, бірақ бір жолда бір ғана оператор тұрғаны дұрыс, ол түзету жеңіл, әрі оқуға ыңғайлы.
Паскаль тілінде программа үш бөліктен тұрады: тақырып, сипаттау бөлімі және операторлар бөлімі. Кез келген программаның алғашқы жолы PROGRAM сөзінен басталатын оның тақырыбынан тұрады. Одан кейін программаның ішкі объектілерінің сипаттау бөлімі жазылады. Бұл бөлім программадағы айнымалылар, тұрақтылар тәрізді объектілердің жалпы қасиеттерін алдын ала анықтап алуға көмектеседі. Сипаттау бөлімі бірнеші бөліктерден тұрады, бірақ программаның күрделілігіне байланысты көбінесе ол бір немесе екі ғана бөліктен тұруы мүмкін. Программаның соңғы және негізгі бөлімі операторлар бөлімі - болып табылады. Орындалатын іс - әрекеттер, командалар осы бөлімде орналасады. Ол begin түйінді сөзінен басталып, бірақ атқарылатын операторлар (командалар) тізбегі жеке - жеке жолдарға жазылып біткен соң end түйінді сөзімен аяқталады. Операторлар бөлімінде командалар ретімен орналасады. Олардың кейбірі шартқа байланысты атқарылса, ал кейбір қайталанатын цикл немесе қосымша программа түрінде орындалады. Операторлар бөлімінде орнатылатын негізгі әрекеттерді қарастырайық. Деректер - сан мәндері мен мәтін түріндегі сөз тіркесін мән ретінде қабылдай алатын тұрақтылар, айнымалылар т. б. осы тәрізді құрылымдар немесе солардың адрестері. Дерек енгізу - бастапқы деректерді пернетақтадан, дискіден немесе еңгізу - шығару порттарынан еңгізу арқылы жүзеге асады. Операциялар немесе амалдар - берілген және есептелген мәндердің меншіктеу, соларды өңдеу, салыстыру операцияларын орындайды. Шартты түрде атқарьшу белгілі бір көрсетілген шарттың орындалуына байланысты, командалар жиыны атқарылады, әйтпесе олар аттап өтіледі немесе басқа командалар жиыны орындалады. Цикл - белгілі бір шарттар орындалған жағдайда көрсетілген командалар жиынын бірнеше рет қайталанып атқарылады. Қайталау саны бүтін санмен беріледі. Көмекші программа - алдын ала қандай да бір атаумен атымен атымен аталған командалар тобы. Олар программаның кез келген жерінен оның атауын көрсету арқылы шақырылып атқарыла береді. Олар программа операторларының орындалуына ешқандай әсер етпейді.

Программалау технологиялары

Программалау процесін жақсартатын және кең қолданылатын әдістердің бірі - құрылымдық программалау. Құрылымдық программалаудың 3 бөлігі құраушысы бар:
1. Модульдік программалау
2. Құрылымдық кодтау
3. Жоғарыдан төменге қарай жобалау
Модульдік программалау дегеніміз - программаны логикалық бөліктерге бөлу процесі. Программа бірнеше модульдерге бөлінеді және мына 2 мақсат орындалуы тиіс:
1) модулдің дұрыс болуы және оның контекстерден тәуелсіз болуы қажет;
2) модулдің ішкі жұмыстарын білмей тұра әр түрлі модулдерден программа құру мүмкіндігінің болуы қажет. Мысал ретінде стандарт математикалық функциялардың есептелу программасын қарастыруға болады. Программист sin(x) функциясын программаның кез-келген жерінде қолдана алады және оған функцияның есептелуіне қай әдістің қолданып тұрғанын білудің қажеттілігі жоқ. Модуль өлшемі 60 жолдан аспауы керек және модульдер өзара тәуелсіз болуы керек. Байланысқан элементтерді бір модульге, байланыспаған элементтерді әр түрлі модульге жинау керек. Модульдерді қолдана отырып программа күрделілігін төмендетуге болады. Pascal тілінде модуль процедуралар мен функциялардың көмегімен құрылады, Cи тілінде функциялардың көмегімен құрылады. Құрылымдық кодтау деп программада басқарушы конструкциялардың-шартты операторлардың, циклдің (параметрлі, цикл-әзір, цикл-дейін) қолданылуын айтады. Шартсыз көшу операторы программада сирек қолданылуы керек немесе шартты оператордың, циклдің көмегімен өзгертілуі керек.
Программаны жоғарыдан төмен қарай жобалаудың өз иерархиялық құрылымы бар және қысқа есеп қойылымынан басталады. Одан кейін есеп бірнеше ұсақ ішкі есептерге бөлінеді. Ішкі есептердің өзі де ішкі есептерге бөлінуі мүмкін. Әр қадамда ішкі есептің орындайтын негізгі функциялары анықталуы керек. Бөлу процесі әр ішкі есеп қарапайым болғанға дейін, яғни әр ішкі есепке бір модуль сәйкес келгенше созылады.

Объекті-бағытталған программалау тілдерінің негізгі концепциясы- құрылатын қосымша өзара байланысқан негізгі объектілерден тұрады. Объекті-бағытталған технологияда қолданушы үш базалық элементпен: объектілер, хабар және класстармен жұмыс істейді. Объектілер дегеніміз бірнеше рет қолданылатын программалық модулдерден, яғни байланысқан мәліметтер мен процедуралардан тұрады. Объект құрылымы екі бөліктен тұрады: айнымалылар және әдістер. Әдістер объект функциясының алгоритмін анықтайтын процедуралар мен функциялар жиынынан тұрады. Объектілі айнымалылар жәй мәліметтерден (сан, массив, текст) және күрделі құрылымды информациялардан (график, дыбыс т. б. ) тұрады. Объектілердің өзара байланысуына хабарлар қолданылады және үш бөлімнен тұрады: объект идентификаторы, ағымдағы объектіде қолданылатын әдіс аттары және таңдалған әдіс режимін қалпына келтіретін қосымша информациялар. Күрделі программалар бірнеше біртипті объектілерді қолдануы мүмкін. Бұл жағдайда әр объект үшін әдістер мен айнымалылар туралы информацияны жазу тиімсіз. Бұл мақсатқа объектілер класы деген түсінік енгізілген. Класс дегеніміз біртипті объектілерге арналған шаблон және объектілі айнымалылар типтері мен әдістерін анықтайтын информациялардан тұрады. Объекті-бағытталған технологияға негізделген программалау тілдері: SmallTalk/v, Object Pascal, ACT++, C++, Simula, Actor, Classic-Aga және т. б.
Объекті-бағытталған программалаудың негізгі үш принципі бар: инкапсуляция, тұқымқуалау, полиморфизм.
Логикалық программалау тілдері PROLOG және LISP жасанды интеллект проблемаларының есептерін шешуге арналған. LISP тілін 50-інші жылы Д. Макартни символдық информацияларды өңдеуге арнап құрды. LISP тілінің мәліменттерінің негізгі құрылымы тізімдер, тізімнің элементтері атомдар. Lisp тілінің бір ерекшелігі динамикалық жаңа объектілерді құру мүмкіндігі, объект есебінде программаның өзі де қатыса алады. LISP тілі және оның модификациялары символды өңдеуге арналған бағытталған программалық бөлімді құруға кең қолданады және қазіргі кезде көптеген тиімді компиляторлары бар. 70-жылдары Lisp тілінің негізінде құрылған Prolog тілі логикалық программалау тілі болып табылады. Prolog программасының негізгі элементі атом болып табылады және жеке объектілер арасындағы қарапайым қатынастарды көрсетеді, басқа программалау тілдеріне қарағанда атом түсінігінің мағыналық мәні басқа. Тіл тек сипаттамадан тұрады және инструкциялары жоқ, яғни процедуралы емес. Әр Prolog программа сөйлемдер жиынынан тұрады, яғни жәй тұжырымдар немесе импликациялар. Prolog тілінің базасында эксперттік жүйелер, білімді көрсететін жүйелер, білім базасы және жаратылыс тілдерін өңдейтін жүйелер құрылады. Prolog тілінің негізіне математикалық логика элементтері қолданылады. Программа объектілер арасындағы қатынас терминдері арқылы сипатталады. Логикалық программалау тілдерінің жетістігі параллель программалау принципі қолданылады. Prolog тілінің көптеген танымал модификациялары бар, оның ішінде ең көп тарағаны - Borland фирмасының Turbo Prolog программалау жүйесі. Жасанды интеллект проблемасына арналған жаңа логикалық және функционалды программалау тілдері құрылуда, мысалы, DURAL, VALID тілдері.

Программалық жабдықтаудың негізгі ұғымдары мен терминдері.

Компьютердің негізгі орындаушысы - процессор. Ол оперативті жадымен бірге жұмыс істейді: оперативті жадыдан командалар мен берілгендерді алып, командаларға сәйкес берілгендерді өңдеп, оларды жадыға сақтауға немесе басқа құрылғыларға: видеокартаға, дыбыстық картаға, принтерге, модемге және т. б. жібереді. Pentium типті процессорлардың орындайтын қарапайым әрекеттерінің саны мыңнан асады. Процессордың әрбір әрекеті үшін арнайы команда бар, олар 0-ден 255-ке дейінгі сандармен немесе сандар тобымен жазылады. Егер процессордың барлық командалары мен әр команда үшін сандық кодтар жазылған таблицаны көз алдымызға елестетсек, мұндай таблица процессордың командалар жүйесі деп аталады. Әртүрлі процессорлардың командалар жүйесі әртүрлі. Сондықтан әртүрлі компьютерлік жүйелерде жазылған программалар бір-бірінде орындалмайды, оны команда жүйесі бойынша программалық сәйкестенбеу деп атайды. Pentium модельді процессорлардың әртүрлі буындарға жататын процессорлардың команда жүйесі бойынша сәйкестенбеуінен пайдаланушыларға қолайсыздық тумауы үшін «жоғарыдан төменге» сәйкестену принципі енгізілген. Мысалы, қазіргі заманғы Pentium ІІІ процессорлы компьютерлерде Pentium І процессорлы компьютерлерде жасалған программалар орындалуы керек. Ал керісінше ертеректегі буын компьютерлерінде қазіргі компьютерлерде жасалған программа әрдайым орындала бермейді. Компьютерлік программа - ол орындалатын инструкциялардың реттелген тізбегі. Процессордың барлық командалары 0-ден 255-ке дейінгі мәні бар сандармен немесе осындай сандар тобымен (байттармен) көрсетіледі. Тура осы сияқты оперативті жадыдағы сандық берілгендер мен ұяшық адрестері көрсетіледі. Егер біз процессордың программамен жұмыс істеуіне қарайтын болсақ, онда тек сандардың ұзын қатарын ғана көреміз. Олардың кейбірі - командалар, кейбірі - жады ұяшығының адресі, кейбірі - берілгендер: сандар, әріптер, дыбыстар, бейне т. с. с. Мысалы: 33, 0, 1, 34, 210, 15, 238 . . . Программаны жазудың мұндай формасы машиналық код деп аталады. Бұл жалғыз ғана процессорға түсінікті программаның жазылу түрі. Өкінішке орай ол адамдардың көпшілігіне түсініксіз.

Қазір программаны машиналық код түрінде жазу қабылданбаған. Себебі, ол өте қолайсыз. Оның орнына программалау тілдері қолданылады. Программалау тілін оқу үшін оның командалары мен қолданылу ережелерін меңгеру керек. Программалау тілдерінің командалары - операторлары деп аталады. Программаны программалау тілінде жазуды бастапқы код немесе программа мәтіні деп атайды. Программа мәтіні - ол жұмыс істеу мүмкіншілігі бар программа емес, тек қана текст. Оны оқуға болады, бірақ компьютерде орындауға болмайды. Процессор тек қана машиналық кодты түсінеді, сондықтан адам жазған программа мәтінін машиналық кодқа аудару керек. Осы жұмысты арнайы транслятор-программалар орындайды. Транслятор - программаларды компьютерге орнатып алу қажет. Трансляторлар - аудармашы бағдарламалар. Олар аударманы әртүрлі тәсілмен орындайды, сондықтан олар әртүрлі болады. Трансляторлардың негізгі екі түрі: компиляторлар және интерпретаторлар. Олар программист жасаған бағдарлама мәтінін толығымен қарап шығады. Синтаксикалық қателерді тексеріп, белгілі бір мазмұнды анализ жасағаннан кейін барып, машиналық кодқа автоматты түрде аударады . Нәтижесінде программа жинақы әрі тез жұмыс істейтін болады. Компилятор программалардың негізгі кемшілігі - берілгендердің күрделі құрылымын өңдеуге бағытталған жұмысының көптігі. Интерпретатор программа мәтінінен кезектегі операторды алып, оның құрылымын талдап, сонан кейін бірден орындайды . Ағымдағы оператор толық орындалып болған соң ғана келесі операторға көшеді. Егер программада бір оператор бірнеше рет кездесетін болса, оны бірінші рет кездескендей орындайды. Осы қайталанатын есептеулерді қайта-қайта орындау керектігінің салдарынан программа баяу жұмыс істейді. Процессордың әртүрлі типтерінің командалар жиынтығы әртүрлі. Егер программалау тілі нақты бір процессордың типіне бағытталған болса, онда ол төменгі деңгейдегі программалау тілі деп аталады. Бұл программалау тілі машиналық кодқа өте жақын және процессордың нақты командасына бағытталған. Ең төменгі деңгейдегі программалау тіліне ассемблер тілі жатады. Ассемблер тілі процессордың машиналық кодының әрбір командасын мнемоника деп аталатын арнайы шартты белгілермен көрсетеді. Бір машиналық инструкцияны бір ассемблер командасына бірмәнді аудару транслитерация деп аталады. Әр модельді процессорлардың инструкциялар жиынтықтарының айырмашылықтары болған соң нақты бір компьютерлік архитектураның өзіне ассемблер тілі сәйкес келеді және онда жазылған программа осы ортада ғана қолданылады. Программа жасаушының процессордың барлық мүмкіндіктеріне тікелей қатынасы болғандықтан төменгі деңгейдегі программалау тілінде жасалған программа өте тиімді және шағын болады. Екінші жағынан компьютер құрылғыларын жақсы білу қажет болады, үлкен қосымшалар жасау қиындық тудырады және ол тілде жазылған программа осы ортада ғана қолданылады. Мұндай тілдер кішігірім жүйелік қосымша жасауда, құрылғылар драйверлерін жасауда, яғни негізгі қажеттілік программаның шағын болуы, әрекет тездігі және аппараттық ресурстарға тікелей қатынас болған жағдайларда қолданылады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.