Архитектура программного обеспечения

Операционная система (ОС) – это комплекс системных программ для организации взаимодействия пользователя с компьютером, управления другими программами и устройствами компьютера.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в оперативной памяти. Этот процесс называется загрузкой ОС.

Функции операционной системы:

• осуществление диалога с пользователем;

• ввод/вывод и управление данными;

• планирование и организация процесса обработки программ;

• распределение ресурсов (оперативной памяти, процессора, внешних устройств);

• запуск программ на выполнение;

• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

• передача информации между различными внутренними устройствами;

• программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

3.13 Файловая структура операционных систем. Операции с файлами

3.14 Основы машинной графики

3.15 Программное обеспечение обработки текстовых данных

3.16 Электронные таблицы

3.17 Формулы в MS Excel. Работа со списками в MS Excel

3.18 Электронные презентации

4 Модели решения функциональных и вычислительных задач

4.19 Моделирование как метод познания

Моделирование – это изучение оригинала путём создания и исследования его копии, замещающей оригинал с определенных сторон, интересующих исследователя.

Модель – это некий заменитель объекта, процесса или явления, который в определенных условиях может заменить оригинал, воспроизводя интересующие нас свойства и характеристики оригинала. Модель – это некоторое упрощенное подобие реального объекта, процесса или явления.

Объект (от лат. objectum – предмет): 1) то, что существует вне нас и независимо от нашего сознания, явление внешнего мира; 2) явление, предмет, на который направлена чья-нибудь деятельность, чье-нибудь внимание.

Процесс (от лат. processus – продвижение) – ход, развитие какого-нибудь явления, последовательная смена состояний в развитии чего-либо.

Явление – всякое обнаруживаемое проявление чего-либо, например, физическое явление, явления природы.

Другие термины:

Абстрагирование – отвлечение от ряда несущественных для данного исследования свойств и отношений изучаемого явления с одновременным выделением интересующих нас свойств и отношений.

Анализ (один из возможных этапов моделирования) – расчленение целостного предмета на составные части (стороны, признаки, свойства) с целью их всестороннего изучения.

Актуальность –  это характеристика самого процесса моделирования, то есть исследование данного объекта, явления может быть актуальным или уже нет.

4.20 Классификация и формы представления моделей

Все модели можно разбить на два класса:

1. ПРЕДМЕТНЫЕ (МАТЕРИАЛЬНЫЕ)

2. ИНФОРМАЦИОННЫЕ (ЗНАКОВЫЕ).

ПРЕДМЕТНЫЕ МОДЕЛИ воспроизводят физические, геометрические, функциональные свойства объектов в материальной форме (глобус, макет здания, игрушечный автомобиль и др.).

Натурная модель относится к предметным, всегда имеет визуальную схожесть с объектом-оригиналом.

Натурное моделирование подразделяется на

1. научный эксперимент,

2. комплексные испытания

3. производственный эксперимент.

Научный эксперимент характеризуется широким использованием средств автоматизации, применением весьма разнообразных средств обработки информации, возможностью вмешательства человека в процесс проведения эксперимента.

Одна из разновидностей эксперимента – комплексные испытания, в процессе которых вследствие повторения испытаний объектов в целом (или больших частей системы) выявляются общие закономерности в характеристиках качества, надежности этих объектов. В этом случае моделирование осуществляется путем обработки и обобщения сведений о группе однородных явлений.

Наряду со специально организованными испытаниями возможна реализация натурного моделирования путем обобщения опыта, накопленного в ходе производственного процесса, т.е. можно говорить о производственном эксперименте. Здесь на базе теории подобия обрабатывают статистический материал по производственному процессу и получают его обобщенные характеристики. Необходимо помнить про отличие эксперимента от реального протекания процесса. Оно заключается в том, что в эксперименте могут появиться отдельные критические ситуации и определиться границы устойчивости процесса.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ представляют объекты или процессы в образной или знаковой форме. Рисунки, фотографии, учебные плакаты – это  образные информационные модели. Примеры знаковых информационных моделей:  программа на языке программирования, формулы законов физики, химии, биологии,  периодическая таблица химических элементов, географическая карта.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ (ЗНАКОВЫЕ):

1. описательная,

2. табличная,

3. математическая (интегральная, дифференциальная, имитационная, дискретная и др.).

Описательная информационная модель – совокупность данных, содержащих текстовую информацию об объекте-оригинале. Для создания описательных информационных моделей используются естественные языки.

Табличная информационная модель – таблица, содержащая информацию об объекте-оригинале. Например, таблица, содержащая информацию о планетах Солнечной системы (расстояние, размеры, температуру, период обращения вокруг Солнца).

Математическая информационная модель – математические формулы, описывающие форму или поведение объекта-оригинала.

(В том числе) имитационная (математическая) модель. При имитационном моделировании воспроизводится алгоритм функционирования системы во времени – поведение системы; причем имитируются элементарные явления, составляющие процесс, с сохранением их логической структуры и последовательности протекания, что позволяет по исходным данным получить сведения о состояниях процесса в определенные моменты времени, дающие возможность оценить характеристики системы. Основным преимуществом имитационного моделирования является возможность решения сложных задач. Имитационные модели позволяют достаточно просто учитывать такие факторы, как наличие дискретных и непрерывных элементов, нелинейные характеристики элементов системы, многочисленные случайные воздействия и другие, которые часто создают трудности при аналитических исследованиях. В настоящее время имитационное моделирование – наиболее эффективный метод исследования систем, а часто и единственный практически доступный метод получения информации о поведении системы.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ (ЗНАКОВЫЕ) ПО СТРУКТУРЕ ОРГАНИЗАЦИИ ДАННЫХ:

1. иерархическая,

2. сетевая,

3. табличная,

4. линейная.

Иерархическая информационная модель имеет упорядоченную структуру, где объект нижнего уровня связан только с одним объектом предыдущего уровня, но любой объект вышестоящего уровня может быть связан с несколькими объектами последующего уровня.

Современная классификация представителей животного мира  является иерархической информационной моделью.

Табличная информационная модель – таблица, содержащая информацию об объекте-оригинале. Например, таблица, содержащая информацию о планетах Солнечной системы (расстояние, размеры, температуру, период обращения вокруг Солнца).

В сетевой модели объекты не упорядочены по уровням.

В линейной структуре объекты соединены в одну цепь.

КЛАССИФИКАЦИИ МОДЕЛЕЙ

1) По фактору времени модели классифицируются на статические и динамические.

Статические – это модели, описывающие состояние системы в определенный момент времени (единовременный срез информации по данному объекту). Примеры моделей: классификация животных, строение молекул.

Динамические модели описывают процессы изменения и развития системы (изменения объекта во времени). Примеры: описание движения тел, развития организмов, процесса химических реакций.

По отрасли знаний – это классификация по отрасли деятельности человека: математические, биологические, химические, социальные, экономические, исторические и т.д.

2) По форме представления – предметные (материальные), мысленные и информационные.

Предметная модель имеет визуальную схожесть с объектом-оригиналом. Глобус – предметная модель Земли.

3) По назначению – опытная, игровая, учебная.

Опытная модель – это уменьшенная или увеличенная копия проектируемого объекта. Используется для исследования и прогнозирования его будущих характеристик.

Игровые (ролевые) модели  используют при  репетиции поведения объекта в различных условиях.

Учебные модели  используются при обучении профессии, изучении школьного предмета.