Шпаргалка по "Программированию"

Билет №11

1) Объектно-ориентированный подход при проектировании ИС. Унифицированный язык моделирования UML.

Не точно.

С точки зрения собственно программирования объектный  подход можно рассматривать как  развитие понятия типов данных. Тип  данного определяет множество значений, которые может принимать данное, и набор операций, которые могут быть выполнены над данными этого конкретного типа. В языках программирования предусматриваются некоторые предопределенные (базовые) типы данных, обычно это целые и вещественные числовые типы, символьные и строковые типы, а в ряде случаев и преобразования данных одного типа в другой. В языках программирования со строгой типизацией каждое данное принадлежит только одному типу и разрешаются только явные преобразования данных одного типа в другой. Строгая типизация повышает надежность разрабатываемых программ, позволяет выявить многие ошибки еще на этапе отладки программы. В языках программирования предусматривается и возможность построения новых типов данных, определяемых программистом, но для таких типов, как правило, отсутствует перечень допустимых операций.

Объектно-ориентированные  языки программирования позволяют  распространить требования строгой  типизации на типы данных, определяемых программистом.

Объектно-ориентированный  подход к проектированию программных изделий предполагает:

- проведение  объектно-ориентированного анализа  предметной области;

- объектно-ориентированное  проектирование;

- разработку  программного изделия с использованием  объектно-ориентированного языка  программирования.

  

UML (сокр. от англ. Unified Modeling Language — унифицированный язык моделирования) — язык графического описания дляобъектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования в основном программных систем. UML не является языком программирования. 

 Использование UML не ограничивается моделированием программного обеспечения. Его также используют для моделирования бизнес-процессов, системного проектирования и отображения организационных структур. 

Преимущества UML

UML позволяет описать систему практически со всех возможных точек зрения и разные аспекты поведения системы;

Диаграммы UML сравнительно просты для чтения после достаточно быстрого ознакомления с его синтаксисом;

UML расширяет  и позволяет вводить собственные  текстовые и графические стереотипы, что способствует его применению не только в сфере программной инженерии; 

К базовым средствам  относится пакет, который служит для группировки элементов модели. При этом сами элементы модели, в том числе произвольные сущности, отнесенные к одному пакету, выступают в роли единого целого. При этом все разновидности элементов графической нотации языка UML организованы в пакеты. 

Пакет – основной способ организации элементов модели в языке UML. Каждый пакет владеет всеми своими элементами, т. е. теми элементами, которые включены в него.  

Кроме того в  языке UML это же отношение может быть изображено с помощью отрезков линий аналогично графическому представлению дерева. В этом случае наиболее общий пакет или контейнер изображается в верхней части рисунка, а его подпакеты – уровнем ниже.

В рамках языка UML все представления о модели сложной системы фиксируются в виде специальных графических конструкций, получивших название диаграмм.

Диаграмма (diagram) — графическое представление  совокупности элементов модели в форме связного графа, вершинам и ребрам (дугам) которого приписывается определенная семантика. Нотация канонических диаграмм - основное средство разработки моделей на языке UML.

В нотации языка UML определены следующие виды канонических диаграмм:

вариантов использования (use case diagram)

классов (class diagram)

кооперации (collaboration diagram)

последовательности (sequence diagram)

состояний (statechart diagram)

деятельности (activity diagram)

компонентов (component diagram)

развертывания (deployment diagram) 
 
 

2) Понятие архитектуры ЭВМ. Области применения и классификация ЭВМ. Структура. ЭВМ: состав и назначение основных блоков

 

Электронная вычислительная машина - комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации подготовки и решения задач пользователей. Под пользователем понимают человека, в интересах которого проводится обработка данных на ЭВМ

Архитектура ЭВМ - это многоуровневая иерархия аппаратурно-программных средств, из которых строится ЭВМ. Каждый из уровней допускает многовариантное построение и применение. Конкретная реализация уровней определяет особенности структурного построения ЭВМ

Архитектура ЭВМ  включает в себя как структуру, отражающую состав ПК, так и программно –  математическое обеспечение. Структура  ЭВМ - совокупность элементов и связей между ними. Основным принципом построения всех современных ЭВМ является программное управление.

Фон Неймановская структура.  

Положения фон  Неймана:

·  Компьютер состоит из нескольких основных устройств (арифметико-логическое устройство, управляющее устройство, память, внешняя память, устройства ввода и вывода)

·  Арифметико-логическое устройство – выполняет логические и арифметические действия, необходимые для переработки информации, хранящейся в памяти

·  Управляющее устройство – обеспечивает управление и контроль всех устройств компьютера (управляющие сигналы указаны пунктирными стрелками)

·  Данные, которые хранятся в запоминающем устройстве, представлены в двоичной форме

·  Программа, которая задает работу компьютера, и данные хранятся  в одном и том же запоминающем устройстве

·  Для ввода и вывода информации используются устройства ввода и вывода

Один из важнейших  принципов – принцип хранимой программы – требует, чтобы программа закладывалась в память машины так же, как в нее закладывается исходная информация. 
 
Процессор – функциональная часть ЭВМ, выполняющая основные операции по обработке данных и управлению работой других блоков. Процессор является преобразователем информации, поступающей из памяти и внешних устройств. 
Запоминающие устройства обеспечивают хранение исходных и промежуточных данных, результатов вычислений, а также программ. \

Оперативные ЗУ хранят информацию, с которой компьютер  работает непосредственно в данное время  
Внешние запоминающие устройства (накопители на магнитных дисках, например, жесткий диск или винчестер) с емкостью намного больше, чем ОЗУ, но с существенно более медленным доступом, используются для длительного хранения больших объемов информации.  
ПЗУ (постоянные запоминающие устройства) и ППЗУ (перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства) предназначены для постоянного хранения информации, которая записывается туда при ее изготовлении, например, ППЗУ для BIOS. 
В качестве устройства ввода информации служит, например, клавиатура. В качестве устройства вывода – дисплей, принтер и т.д. 

 
Рассмотрим схему классификации  ЭВМ, исходя из их вычислительной мощности и габаритов. 

 

Суперкомпьютеры – это самые мощные по быстродействию и производительности вычислительные машины. Используются для  решения  крупномасштабных  вычислительных  задач и моделирования, для сложных вычислений в аэродинамике, метеорологии, физике высоких энергий, также находят применение и в финансовой сфере. 
Большие машины или мейнфреймы (Mainframe). Мейнфреймы используются в финансовой сфере, оборонном комплексе, применяются для комплектования ведомственных, территориальных и региональных вычислительных центров. 
Средние ЭВМ широкого назначения используются для управления сложными технологическими производственными процессами. 
Мини-ЭВМ ориентированы на использование в качестве управляющих вычислительных комплексов, в качестве сетевых серверов.

Микро - ЭВМ —  это компьютеры, в которых в  качестве центрального процессора используется микропроцессор. К ним относятся  встроенные микро – ЭВМ (встроенные в различное оборудование, аппаратуру или приборы) и персональные компьютеры PC. 
Современные персональные компьютеры имеют практически те же характеристики, что и мини-ЭВМ восьмидесятых годов. На базе этого класса ЭВМ строятся автоматизированные рабочие места (АРМ) для специалистов различного уровня, используются как средство обработки информации в информационных системах.  
 

Основным устройством  ПК является материнская плата, которая  определяет его конфигурацию. Все  устройства ПК подключаются к этой плате с помощью разъемов расположенных  на этой плате. Соединение всех устройств  в единую систему обеспечивается с помощью системной магистрали (шины), представляющей собой линии передачи данных, адресов и управления.

 
Ядро ПК образуют процессор (центральный  микропроцессор) и основная память, состоящая из оперативной памяти и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) или перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства ППЗУ. ПЗУ предназначается для записи и постоянного хранения данных. 
 
Подключение всех внешних устройств: клавиатуры, монитора, внешних ЗУ, мыши, принтера и т.д. обеспечивается через контроллеры, адаптеры, карты. 
 
Контроллеры, адаптеры или карты имеют свой процессор и свою память, т.е. представляют собой специализированный процессор. 

Микропроцессор

Центральный микропроцессор (небольшая микросхема, выполняющая  все вычисления и обработку информации) – это ядро ПК.

                   Компоненты микропроцессора:

·  АЛУ выполняет логические и арифметические операции

·  Устройство управления управляет всеми устройствами ПК

·  Регистры используются для хранения данных и адресов

·  Схема управления шиной и портами – осуществляет подготовку устройств к обмену данными между микропроцессором и портом ввода – вывода, а также управляет шиной адреса и управления. 
                     Основные характеристики процессора:

·  Разрядность – число двоичных разрядов, одновременно обрабатываемых при выполнении одной команды. Большинство современных процессоров – это 32 – разрядные процессоры, но выпускаются и 64 - разрядные процессоры.

·  Тактовая частота – количество циклов работы устройства за единицу времени. Чем выше тактовая частота, тем выше производительность.

·  Наличие встроенного математического сопроцессора

·  Наличие и размер Кэш- памяти. 

Оперативная память

Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ или RAM) - область  памяти, предназначенная для хранения информации в течение одного сеанса работы с компьютером. Конструктивно  ОЗУ выполнено в виде интегральных микросхем. 
 
Из нее процессор считывает программы и исходные данные для обработки в свои регистры, в нее записывает полученные результаты. Название “оперативная” эта память получила потому, что она работает очень быстро, в результате процессору не приходится ждать при чтении или записи данных в память. 
·  Кэш-память

Компьютеру необходимо обеспечить быстрый доступ к оперативной  памяти, иначе микропроцессор будет  простаивать, и быстродействие компьютера уменьшится. Поэтому современные  компьютеры оснащаются Кэш-памятью или сверхоперативной памятью. 
 
При наличии Кэш-памяти данные из ОЗУ сначала переписываются  в нее, а затем в регистры процессора. При повторном обращении к памяти сначала производится поиск нужных данных в Кэш-памяти и необходимые данные из Кэш-памяти переносятся в регистры, поэтому повышается быстродействие.