Файл: Автоматизация_Staroverov.doc

: 2 = (—Ь/2) ± V (Ь^а/4) — с.

Порядок вычислений зависит от знака подкоренного выраже­ния I).

основы 1

АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА 1

ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ 5

43- 47

-ЕЬ 47

=ЕЬ 47

^-04 ж 47

—СИ 48

Рис. 152. Графическое обозначение блоков программы:

Рис.. 153. Структурная схема вычисле­ния корней квадратного уравнения

Процесс решения задачи мо­жно расчленить на четыре этапа:

1. Вычисление £=(6²/4)— с.

2. Проверка условий О^>0 или D < 0.

3. Вычисление действитель­ных корней, если О

4. Вычисление мнимых кор­ней, если И < 0.

В рассмотренном примере возникает необходимость вести вычисления по различным формулам в зависимости от получающихся промежуточных результатов. Такие вычисли­тельные процессы называют разветвляющимися. При их описании используются поня­тия условного и безусловного переходов.

Условный переход — измене­ние порядка выполнения про­граммы в зависимости от результата проверки логического усло­вия. В алгоритме, проведенном на рис. 153, переход от логического блока к арифметическим блокам является условным, а переход от одного блока к другому без проверки каких-либо условий — безусловным.

Следующий шаг подготовки — перевод разработанного ал­горитма на язык машины. Для достижения взаимодействия между ЭВМ и пользователем (оператором) и решения поставленных за­дач требуется знание обеими сторонами общего для них языка:

Первые вычислительные машины располагали только машин­ными языками. Они были удобны для ЭВМ, но требовали специ­альной подготовки программистов (составителей программ). В на­стоящее время наблюдается тенденция приближения языков программирования и обычной человеческой речи, что объясняется бурным развитием вычислительной техники.

Все известные языки программирования условно можно разде­лить на четыре уровня.

Первый уровень — машинные коды. Это внутренний язык команд конкретной ЭВМ. Он содержит полный перечень опе­раций, выполняемых ЭВМ с их числовыми кодами.

Второй уровень — автокоды и мнемокоды. В них некоторые простейшие часто используемые последовательности машинных команд объединяются в микрокоманды. Основное от­личие автокодов и мнемокодов от машинных языков состоит в том, что вместо двоичного кода операции пишется его мнемоническое обозначение, а вместо двоичного представления адреса ячейки употребляется буквенное (символьное) имя (идентификатор). Языки этого уровня называют также языками ассемблера.

При использовании мнемокода не требуется распределять па­мять машин для конкретной задачи. Для задания формата вводи­мых и выводимых данных в языках второго уровня имеются спе­циальные средства. Все это облегчает работу программистов и поз­воляет записывать решение задач в сокращенной форме.

Третий уровень — алгоритмические языки. Эти языки ориентированы не на типы ЭВМ, а на определенные процессы задач. Программы, составленные на таком языке, могут решаться на любой машине, для которой имеется специальная программа перевода текста на язык этой машины.

Чтобы алгоритмический язык был удобен для практического применения, он должен быть единым для широкого круга спе­циалистов, достаточно гибким (чтобы запись команды на этом языке была компактна и наглядна), простым и удобным для пуб­ликаций.

Перевод программы на язык машины осуществляется с по­мощью специальной программы — транслятора, которая при­вязана к конкретной машине. Трансляция заключается в замене символов и синтаксиса исходного языка символами и синтакси­сом входного языка с сохранением содержания переводимых выражений.

Четвертый уровень — языки, максимально при­ближенные к человеческому языку. Эти языки дают возможность непосредственного общения человека с ЭВМ без какой-либо спе­циальной подготовки. Они очень удобны, но программы, состав­ленные на них, неэкономично используют память ЭВМ и возмож­ности самих машин.

При разработке систем математического обеспечения автомати­ческая система управления производством (технологическими про­цессами) часто используются международные алгоритмические и проблемно-ориентировочные языки АЛГОЛ-бО, КОБОЛ, ФОРТРАН, РЬ/1 и др.

АЛГОЛ-бО — алгоритмический язык предназначен для описа­ния вычислительных процессов в форме, используемой в научно-тех­нических расчетах. АЛГОЛ-бО характеризуется значительным сходством с математическим языком.

КОБОЛ— проблемно-оперативный язык, разработанный в США как средство программирования для обработки данных в коммер­ческих задачах, связанных с обработкой больших массивов и ин­формации, а также для обработки информации при последовательно повторяющихся операциях. В словарном запасе этого языка много слов, собственно бесполезных для программирования, но облегчающих чтение программы.

ФОРТРАН — один из наиболее простых и широко применяв* мых алгоритмических языков. Язык разработан для использова­ния в области научных и технических исследований. Он успешно применяется и для решения информационно-логических и эконо­мических задач. ФОРТРАН используется во многих типах машин.

PL/1 — универсальный язык программирования научно-тех­нических, коммерческих задач и задач управления производством. PL/1 объединяет возможности языков высшего уровня, таких как АЛГОЛ, КОБОЛ, ФОРТРАН, причем возможности этих языков еще больше расширены. Язык построен по блочной струк­туре, поэтому для различных применений могут быть образованы его подмножества. Он является многоцелевым и достаточно слож­ным. Однако программисту не обязательно все знать о нем, т. е. для программирования отдельных задач используется только часть средств языка.

Программное обеспечение мнкроЭВМ по многим характери­стикам напоминает программное обеспечение обычных ЭВМ и мини-ЭВМ, но имеет специфические особенности, которые обуслов­лены их архитектурой.

Программирование можно осуществить на машинном языке, языке ассемблера и языке высокого уровня.

Для небольших задач используется ручное программирование в машинных командах.

Программирование на языке ассемблера применяется для про­граммирования на уровне команд. К достоинствам программи­рования на языке ассемблера можно отнести то, что символические коды легче воспринимаются и в них легко вносить изменения, а к недостаткам — то, что требуется специальная аппаратура проек­тирования, терминал и знание языка ассемблера.

Программирование на языке высокого уровня применяется для крупных программ. Такой язык легко адаптируется к различным ЭВМ.

Ца базе языка PL/1 для микроЭВМ разработан специальный язык PL/М, представляющий собой проблемно-ориентированный язык для описания прикладных задач и программирования микро­процессоров.

Контрольные вопросы и задания

1. Чем отличаются позиционные системы счисления от непозициоиных?

2. Дайте сравнительную оценку систем счисления, применяемых в ЭВМ.

3. Какие достоинства и недостатки характерны для двоичной системы счисления?

4. Перечислите общие правила перевода чисел из одной системы счисления в другую.

5. Преобразуйте число 135ю по схеме (135)₁₀ -» (135)_а -» (135)_g -*■ (135)_lg -*■ -*■ (135)₁₀.

6. Дайте сравнительную оценку естественной и нормальной формам пред­ставления чисел.

7. Как производится нормализация числа?

8. Представьте десятично число 99 в двоичной системе счисления в прямом, обратном и дополнительном кодах.

9. Что называется алгоритмом решения задачи? Расскажите о формах записи алгоритмов.

10. Дайте сравнительную оценку уровней различия языков программиро­вания.

11. Перечислите основные современные проблемно-ориентированные языки и дайте им характеристики.

12. На каких языках осуществляется программирование микроЭВМ?

13. Какие языки используют для программирования управляющих ЭВМ?

Глава 20. Внешние устройства микроЭвм

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ВНЕШНИХ УСТРОЙСТВ

По своему назначению внешние устройства подразде­ляются на устройства подготовки машиночитаемых носителей ин­формации, устройства ввода-вывода информации, а также носи­тели больших объемов данных (внешние накопители). Все пере­численные устройства могут использовать различные носители информации: перфокарты, перфоленты, бумажные рулоны, маг­нитные ленты и т. д.

К устройствам подготовки данных относятся перфоратор (карточный), ленточный перфоратор, а также различные виды счет­но-перфорационных машин.

Устройства ввода-вывода информации могут быть однофунк­циональными и многофункциональными. Однофункциональные устройства используют либо на ввод информации, либо только на вывод. В многофункциональных устройствах функции ввода и вывода информации совмещены, т. е. они используются как для ввода информации, так и для ее вывода.

К внешним накопителям относятся накопитель на магнитной ленте, накопитель на магнитном диске, накопитель на магнитных картах.

В зависимости от способа обмена информации с ЭВМ внешние устройства различаются на дискретные и непрерывные.

Дискретные, или стартстопные, устройства после каждого запроса ввода-вывода передают определенную часть информации и возвращаются в исходное состояние. Так, например, работает телетайп.

Непрерывные устройства по одному запросу на ввод-вывод передает или принимает большой массив информации. Типичными представителями непрерывных устройств являются накопители на магнитных лентах или дисках.

2. ВНЕШНИЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Для запоминания и хранения больших массивов дан­ных в ЭВМ используются запоминающие устройства, основанные на принципе записи на движущийся магнитный носитель. Среди них наибольшее распространение получили накопители на маг­нитных лентах, дисках и картах.

Накопитель на магнитной ленте представляет собой устрой­ство с последовательным доступом. Информация записывается при движении магнитной ленты под головкой, в обмотку которой по­ступает ток, сила которого достаточна для насыщения магнит­ного материала в том или ином направлении. Во время считыва­ния изменение магнитного потока индуцирует в обмотке воспроиз­водящей головки электрический ток, соответствующий записанной информации.