4. Общие принципы решения лингвистических задач методом моделирования

Процесс моделирования на ПК включает этапы:

1. постановка задачи

2. разработка модели

3. проведение компьютерного эксперимента

4. анализ результатов работы компьютерной модели

1. Говоря о постановке задачи, выделяют следующие действия:

- описание решаемой задачи, которая может быть представлена в виде форму, словесно, в виде таблиц, графиков..

- формулирование цели моделирования – объяснить суть объекта (явления)

- анализ оригинала модели (объекта) – здесь прежде всего выделяются наиболее важные свойства и черты объекта

При компьютерном моделировании выделяют такие свойства (формальные), которые мог бы легко опознать компьютер.

2. В результате непосредственной разработки модели, опираясь на результат анализа ее оригинала, создается алгоритм решения задач.

Алгоритм – это точное предписание о выполнении в определенном порядке некоторой последовательности действий (физических или умственных), приводящее к решению некоторой типовой задачи.

Способы записи алгоритмов:

1. словесный способ – сводится к тому, что составляющие алгоритм шаги записываются в виде слов естественного языка,

2. графическое представление – когда его шаги изображаются разными геометрическими фигурами, образующими блок-схему алгоритма. Связи обозначаются стрелками.

- - для обозначения начала и конца инфы

- ввод /вывод инфы

- вычислительные действия

- проверка условия

- обозначение блока/шага, куда передается управление

3. табличное представление – когда шаги алгоритма записываются в графах специальных таблиц

4. словесно-графический – чаще используется для записи алгоритмов при решении лингвистических задач

3. Проведение компьютерного эксперимента связано с созданием на основе алгоритма компьютерной программы на каком-либо алгоритмическом языке и отладка программы.

4. В процессе анализа результатов работы компьютерной модели выявляются логические ошибки в компьютерной программе и алгоритме.

Техническое обеспечение современных ит

1. Краткая история возникновения и развития ПК

2. Организация данных в памяти ПК

3. Основные функциональные узлы ПК и их технический характер:

а) устройство ввода данных

б) устройство хранения данных

в) устройство обработки данных

г) устройство вывода инфы

4. Дополнительные аппаратные средства

5. Классификация компьютеров

1. ЭВМ – это электронное устройство (система, способная выполнить задания в четко определенной последовательности действий/вычислений).

Технологические достижения:

1. изобретение электронных переключателей

2. разработка универсального метода кодирования инфы в виде двоичной системы вычислений

3. создание искусственной памяти

1946 г. – США – первая ЭВМ – ЭНИАК

1949 г. – Великобритания- с искусственно памятью ЭРСАК

Изменение техники за 60 лет:

- размер ЭВМ уменьшился

- снижение стоимости

- усовершенствовались электронные детали

а) 1 поколение 40-60 гг. – ламповые

б) 2 поколение 60-65 гг. – полупроводниковые элементы (транзисторы) размеры уменьшились, стали дешевле

в) 3 поколение 65-75 гг. – интегральные микросхемы (транзисторы объединяются в микросхемы), радикальное снижение габаритов

г) 4 поколение 75-85 гг. – работают на базе микропроцессоров, становятся доступными рядовым пользователям.

д) 5 поколение 1985 – наши дни – сверхбольшие интегральные схемы, на которых размещаются миллионы транзисторов

4. в 1 000 000 раз увеличилось быстродействие компьютера, вырос объем памяти

5. значительно упростилась процедура пользования

ПК – это ЭВМ универсального назначения, рассчитанная на одного пользователя.

1976 г. – первый ПК Apple

1981 г. – IBM РС

1984 г. - Apple Mac

2. Вся инфа представлена в памяти компа в двоичном виде.

По кодовой таблице ASCII один символ – 1 байт

По кодовой таблице Unicode один символ – 2 байта, что позволяет кодировать 65536 символов

Сегодня на компе в двоичном виде может храниться числовая, символьная, графическая, звуковая, видео инфа – мультимедийная инфа.

PC= Hardware+Software

Существуют две классификации устройств в компе:

1. С точки зрения структуры в компе выделяют конструктивные блоки (системный блок, клава, мышь)

В системном блоке располагаются все основные узлы компьютера:

1) электрические схемы, управляющие работой ПК, которые состоят из электронных плат. На основной материнской плате располагается микропроцессор, внутренняя память, к ней присоединяются дочерние платы. А обмен данными между всеми устройствами происходит с помощью шины.

2) блок питания, преобразующий электропитание сети, постоянный ток низкого напряжения.

3) вентилятор системы охлаждения

4) накопители для винчестера, CD, DVD, гибкого диска.

Все устройства, которые внешне подключаются к компьютеру – периферийные.

С точки зрения выполнения функций устройства делятся:

Устройство ввода	Устройство хранения инфы	Устройство обработки данных
Устройство вывода

1. Устройства ввода и вывода данных.

2. Устройства вывода

3. Ввода и вывода

4. Устройства связи с другими вычислительными системами.

1. Клава – устройство для ввода текстовой инфы.

Тенденции в развитии - беспроводные (радиоволны, инфракрасный луч)

Виртуальные клавы – физически не существующие: экранная, клавы, которые проектируются на поверхность с помощью инфракрасных лучей, воображаемая, которая наделяется возможностью понимать жесты, координатные манипуляторы позволяют на расстоянии управлять графическими объектами (мышь).

Первые мыши – механические, оптомеханические, оптические, основанные на использовании миниатюрной фотокамеры (беспроводные, виртуальные).

В портативном ПК + трекбол (мышь, перевернутая шариком вверх), трек поинт – джойстик расположен на клаве, тачпэд – чувствительная контактная площадка, движение пальцев по которой вызывает перемещение курсора.

Джойстик – манипулятор для ввода инфы о движении руки. Используется для игр. По разнообразию дизайна очень многолики.

Сенсорный экран – это координатное устройство, позволяющее путем прикосновения (палец/стилус) в области экрана монитора производит выбор необходимого элемента данных, меню или осуществить ввод данных в ПК.

Стилус – маленькое тонкое перо, которое используется для управления устройствами с сенсорным интерфейсом.

Сканер – это устройство для оптического ввода изображения в память компа. Если при помощи сканера вводится текст, комп воспринимает его как картинку, а не как последовательность символов. Для преобразования такого графического текста в обычный символьный формат используется программа оптического распознавания символов.

Виды сканеров

- ручные

- роликовые (похожи на факс) лист движется мимо зафиксированного света

- планшетные - лист фиксируется, а движется луч света

- барабанные (применяется в полиграфии, имеют большое разрешение 10.000 дюйм. Движется и оригинал, и луч света, и светочувствительный прибор.

- трехмерные ( в аэропортах)

- штрихкода (в магазинах)

Дигитайзер – (диджитайзер) – кодирующее устройство, позволяющее точечно вводить в комп двумерную сложную графическую инфу.

Микрофон – устройство для ввода звуковой инфы, подключается к звуковой карте, которая преобразует звук в цифровую форму.

Веб-камера – устройство для ввода в память ПК видеоинфы в режиме реального времени. Используется для организации видеоконференций.

2. Устройства вывода – устройства для вывода инфы из памяти компьютера пользователю.

Эти устройства преобразуют инфу из двоичной (цифровой формы) в привычные для пользователя виды: текстовую, звуковую, графическую.

Монитор – вместе с видеокартой составляют видеоподсистему. Всё изображение формируется на видеокарте, а затем переносится на экран.

1) разрешающая способность (количество точек или пикселе, выводимых по горизонтали и вертикали) VGA, SVGA, XGA.

2) цветопередача (палитра)

3) частота развертки Гц

4) размер (дюймы)

Типы мониторов:

- электронно-лучевые ( с электронно-лучевой трубкой)

- ЖК (компактность, экологически чистые, на 40 % меньше энергии, чем электронно-лучевые)

- плазменные (изображение не искажается в хорошо освещенном помещении)

- полимерные (мониторы использующие светоизлучающие полимерные материалы. Толщина 2 мм)

Существует технология, позволяющая фомировать изображение прямо на сетчатку глаза – одночиповые компьютеры.

Принтеры – это устройства, позволяющие получать жесткую копию в результате обработки инфы.

- матричные

- струйные

- лазерные

- сублимационные

1. Матричные – это принтеры, у которых печатающая головка состоит из иголок – матрицы. Через красящую ленту отпечатываются символы. Низкое качество печати. (банки, сберкассы)

2. Струйные – картриджи имеют 4 цвета чернил: черный, желтый, синий, пурпурные. Печатающие головки имеют маленькие отверстия (сопла). Под давлением частички чернил проходят через сопла, смеиваются и образуют нужные цвета.

3) Лазерные – позволяют достичь высокого качества печати. Технология- частички порошка (тонера) под воздействием луча лазера, высокой температуры вплавляются в лист бумаги.

4) Сублимационные – используются в полиграфии. Позволяют получить фотографическое качество печати.

Существуют многофункциональные устройства – блок, выполняющий функции принтера, сканера, ксерокса, факса.

Плоттер – графопостроитель – устройство, выполняющее функции вывода графической инфы (чертежей, схем, карт) на бумагу большого формата. Аудиосистема: встроенный динамик, наушники, колонки.

Устройства, обеспечивающие ввод/вывод инфы из внешней памяти и дополнительных устройств:

а) дисковод

б) порты (USB-порт)

Устройства связи с другими вычислительными системами. До 70-х гг. компы работали в автономном режиме. Развиваются локальные сети и появляется интернет. Для передачи данных на большие расстояния используются телефонные линии связи, где инфа передается электрическими сигналами.

Модем – устройство, которое используется дя преобразования цифровой инфы в электрические сигналы и наоборот. Внутренние (встраиваемые в корпус ПК), внешние (отдельные устройства, подключаемые к компу и линии связи).

Сетевой адаптер – устройство, обеспечивающее подключение компа к локальной компьютерной сети.

Дополнительные устройства ввода и вывода:

Цифровые виде-, фотокамеры, сотовые телефоны, магнитофоны, плееры, плееры, телевизоры.

Устройства хранения инфы

Комп имеет 2 раздела памяти:

- внутренняя (электронные схемы, расположенные на материнской плате

- внешняя (накопители инфы: винчестер, съемные носители инфы)

Внутренняя память делится на две части:

- ПЗУ – постоянно запоминающее устройство (ROM)

В нее при сборке компа на заводе записывается специальный комплекс программ BIOS, которые позволяют осуществлять тестирование всех устройств и начальную загрузку операционной системы при включении ПК. Размер не более 1 Мб.

- ОЗУ – оперативно запоминающее устройства (RAM)

Быстродействующая кратковременная память, которая предназначена для хранения используемых в данный момент программ и необходимых для этого данных. После выключения компа ее содержимое пропадает. Необходимо записывать на внешние носители. Раньше – 16 Кб, сейчас – 1 Гб.

Внешняя память:

- жесткий магнитный диск – самое главное устройство – винчестер. Устройство для длительного хранения инфы.

Основные характеристики винчестера:

- емкость/объем

- плотность записи

- время доступа

- скорость вращения магнитных пластин

- скорость чтения

Существуют съемные жесткие диски, которые устанавливаются отдельно.

Съемные носители инфы:

- по способу чтения и записи данных:

а) магнитные носители (дискеты, стримеры, флеш-диски)

б) магнитооптические диски (смешанная технология)

в) оптические

а. Дискеты уже отмирают. Выпускаются компы без дискет (3,5'', 1,44 Мб)

Стримеры – магнитные ленты, как кассета с мгнитофона. (>200 Гб). Служат для хранения архива жесткого магнитного диска или создания больших резервных копий инфы.

Флешпамять – карточная периферия разных форматов.ю которая используется для карманных компов, сотовых телефонов, цифровых фото- и видеокамер, плееров. Для настольных компов флешпамять многолика – в виде микросхемы в форме брелков, маркеров. (1-2 Гб / 16 Гб) – флешдиски, т.к. легко подключать через USB порт.

Оптические носители – диски, на которые инфы записывается и считывается с помощью лазерного излучения.

CDинфа записывается только с одной стороны. Есть CD размером в диаметре=80 мм, которые используются вместо флешпамяти в цифровых фотокамерах, плеерах.

CD бывают:

CD-ROM – только для чтения

CD-R – однократно записываемый

CD-RW – многократно перезаписываемый диск и стираемый

DVD диск- цифровой универсальный диск 1985 г.

Разные фирмы работали над созданием диска и предлагали свой стандарт

- по технологии записи

1. односторонние однослойные 4,7 Гб

2. однослойные двусторонние 9,4 Гб

3. односторонние двухслойные 8,5 Гб

4. двусторонние двухслойные 17 Гб

Дисководы:

- встроенные

- внешние

Для записи инфы на оптические носители необходимы пишущие приводы.

Уже появились и разрабатываются следующие поколения оптических носителей:

- трехслойные диски

- ультрафиолетовые накопители 500 Гб

- галеграфические носители на одной стороне до 1 Тб

Устройство обработки инфы – микропроцессор. Центральный процессор осуществляет операции по обработке инфы и управлению работой устройства, «мозг компа».

Процессор – микросхема с большим числом транзисторов (4*7)см

Микропроцессор состоит из:

- АЛУ (арифметическое и логическое устройство)

служит для выполнения арифметических и логических действий над инфой (ядро микропроцессора)

- сопроцессор – устройство, ускоряющее работу процессора при выполнении математических вычислений

- КЭШ память бывает двух уровней:

- первого уровня – сверхбыстрая память, предназначенная для хранения промежуточных результатов вычислений

- второго уровня – т.к. обработка данных микропроцессором происходит гораздо быстрее, чем обмен данными между ОЗУ и процессором и, чтобы не простаивать, микропроцессор выбирает из ОЗУ новую порцию инфы и заносит в эту кэш память.

- УУ – устройство управления – узел микропроцессора, выполняющий управление всеми прочими компонентами.

Основные характеристики микропроцессора:

- тактовая частота указывает сколько электрических импульсов (тактов) вырабатывает за 1 сек тактовый генератор

- тип микропроцессора (2-ядерные, 4-ядерные)

- разрядность – это количество разрядов или бит инфы, которые микропроцессор берет в обработку за 1 такт (длина машинного слова)

- быстродействие – количество операций в секунду 10-100 млрд. операций в сек

1 микропроцессор создан в 1971 г. фирма Intel, 4-х разрядный, 75 кГц, 60 тысяч операций в сек, постоянно совершенствовался.

В начале 80-х был сформулирован закон Мура, который гласил каждые 1,5 года мощность компа будет удваиваться.

Мощность микропроцессора может увеличиваться за счет:

1. за счет увеличения числа транзисторов, содержащихся в микропроцессоре, что происходит за счет уменьшения их размеров

В 1993 г. -3 млн. транзисторов

2007 г. – более 2 млрд. транзисторов

2. за счет изменения технологий работы процессора, меньше времени на выполнение операции. (2-4-ядерные, параллельная обработка данных)

Основные технические характеристики компа:

1. тип микропроцессора

2. тактовая частота микропроцессора

3. разрядность (32, 64 разрядные)

4. объем оперативной памяти

5. размер винчестера (емкость) 200-300 Гб

6. объем видеопамяти 512 Мб

7. число и типы дисководов (портов) для съемных носителей

8. тип дисплея

Классификация ПК:

Модели ПК можно разделить на 2 категории

- бытовые ПК

- профессиональные ПК

Последние годы границы между ними в значительной степени стерлись.

Признаки классификации ПК:

1. По уровню специализации

2. по размерам

3. по совместимости

1. – универсальные ПК, которые решают широкий круг задач и могут быть произвольной конфигурации

- специализированные, предназначенные для решения конкретного круга задач (бортовые компы автомобилей, судов, самолетов)

ПК, интегрированные в бытовую технику (стиральные машины, СВЧ, холодильники), промышленные компы

- графические станции – специальные ПК, предназначенные для работы с графикой, их используют при подготовке видеофильмов, в издательских отделах, для подготовки рекламной продукции

файловые серверы – специализированные компы, объединяющие компы предприятия в единую локальную сеть

- сетевые серверы – компы, обеспечивающие передачу инфы между различными участниками всемирной комп сети Интернет.

Грань между универсальными и специализированными ПК незначительна.