Пятое поколение

Пятого поколения языков программирования пока не существует.

В действительности, все эти продукты - это просто среды для ускоренного создания продуктов (Rapid Application Development - RAD), и используют языки третьего и четвертого поколений.

Речь пятого поколения вытеснит ли существенно потеснит языка третьего (напр. Java) и четвертого поколения (например SQL) за счет значительно увеличенной производительности труда программиста - в 10-1000 раз. По прогнозам, 5GL будет оперировать мета-мета-данными.

Сейчас существует единственный язык, который работает с мета-мета-данными, - это язык команд менеджеров пакетов или менеджеров зависимостей, таких как apt, yum, smart, maven, cpan и другие.

18. Преобразование информации из аналоговой в цифровую

Разница между аналоговой информацией и цифровой прежде всего в том, что аналоговая информация непрерывна, а цифровая — дискретна.

Преобразование информации из одной формы представления в другой необходимый этап для отображения, запоминания и передачи информации. Таким образом, перевод аналоговой формы представления сигнала в цифровую осуществляется в несколько этапов. На первом этапе происходит дискретизация непрерывного сигнала, на втором же происходит измерения сигнала в моменты дискретизации. Иными словами непрерывная синусоида сигнала разбивается на отдельные промежутки – дискреты (моменты), после чего измеряется значение сигнала (функции) в этих моментах. На этапе дискретизации осуществляется квантование по времени, то есть непрерывная функция разбивается на множество дискрет, на этапе измерения происходит квантование по уровню, в каждой из дискрет происходит измерение сигнала. Во время дискретизации по времени выбирается шаг квантования в соответствии с теоремой Котельникова-Найквиста.

(телевизор, радио, телефон и т.п.)

Музыка, когда мы ее слышим, несет аналоговую информацию, но стоит только записать ее нотами, как оно становится цифровой. Мы легко различим разницу в одной и той же ноте, если исполнить ее на фортепьяно и на флейте, хотя на бумаге эти ноты выглядят одинаково.

Человек, благодаря своим органам чувств привык иметь дело с аналоговой информацией, а в компьютере информация представлена в цифровом виде. Преобразование графической и звуковой информации из аналоговой формы в дискретную производится путем дискретизации, то есть разбиения непрерывного графического изображения или звукового сигнала на отдельные элементы.
Дискретизация – это преобразование непрерывных изображений и звука в набор дискретных значений в форме кодов.

19. Трансляторы.

Трансля́тор — программа или техническое средство, выполняющее трансляцию программы.

Трансляторы подразделяют:

Диалоговый. Обеспечивает использование языка программирования в режиме разделения времени (англ.).

Синтаксически-ориентированный (синтаксически-управляемый). Получает на вход описание синтаксиса и семантики языка и текст на описанном языке, который и транслируется в соответствии с заданным описанием.

Однопроходной. Формирует объектный модуль за один последовательный просмотр исходной программы.

Многопроходной. Формирует объектный модуль за несколько просмотров исходной программы.

Оптимизирующий. Выполняет оптимизацию кода в создаваемом объектном модуле.

Тестовый. Набор макрокоманд языка ассемблера, позволяющих задавать различные отладочные процедуры в программах, составленных на языке ассемблера.

Обратный. Для программы в машинном коде выдаёт эквивалентную программу на каком-либо языке программирования (см.: дизассемблер, декомпилятор).

20. Алгоритм. Свойства алгоритма.

Алгоритм - это определённая последовательность действий, которые необходимо выполнить, чтобы получить результат. Алгоритм может представлять собой некоторую последовательность вычислений, а может - последовательность действий нематематического характера. Для любого алгоритма справедливы общие закономерности - свойства алгоритма.

Свойства алгоритма:

Дискретность - это свойство алгоритма, когда алгоритм разбивается на конечное число элементарных действий (шагов).

Понятность - свойство алгоритма, при котором каждое из этих элементарных действий (шагов) являются законченными и понятными.

Детерминированность - свойство, когда каждое действие (операция.указание.шаг.требование) должно пониматься в строго определённом смысле, чтобы не оставалась места произвольному толкованию. чтобы каждый, прочитавший указание, понимал его однозначно.

Массовость - свойство, когда по данному алгоритму должна решаться не одна, а целый класс подобных задач.

Результативность – свойство, при котором любой алгоритм в процессе выполнения должен приводить к определённому результату. Отрицательный результат также является результатом.

21. Базовые алгоритмические конструкции.

Базовые алгоритмические конструкции - это способы управления обработкой информации. Характерной особенностью этих структур является наличие у них одного входа и одного выхода.

На сегодняшний день существует всего 3 базовых:

· линейные алгоритмы;

· алгоритмы ветвления;

· циклические алгоритмы.

Теперь подробнее о каждом.

Линейным называется такой алгоритм, в котором блоки алгоритма исполняются линейно, один за другим. Другими словами такой алгоритм в любом случае не будет иметь условных и безусловных переходов.

Алгоритм ветвления нужен в том случае, когда для решения конкретной задачи нужно проверить переменную на определенное условие. В таком случае в зависимости от условия и значения переменной будут выполнятся различные действия, но при этом каждая ветвь алгоритма (каждое действие) будет выполняться не более одного раза.

Перед рассмотрением циклических структур определим, что такое цикл. Цикл - это команда исполнителю (компилятору или грубо говоря компьютеру в целом) повторить некую последовательность действий определенное количество раз. Теперь становится ясно, что циклический алгоритм являет собой структуру, где некоторые участки кода могут выполняться более одного раза. Но нужно помнить, что количество повторений цикла должно быть всегда конечное число, иначе произойдет зацикливание и решение задачи не сможет закончиться.

22. Способы записи алгоритмизации. Блок-схемный метод.

· на естественном языке (описание каждого шага словесно);

· в графическом виде (в виде блок-схем);

· на алгоритмическом языке;

· на языке программирования, в виде программы (кода).

Блок-схема

23. Представление числовой информации в ЭВМ. Прямой, обратный и дополнительный коды.

Представление числовой информации.

В ЭВМ используются три вида чисел:

- с фиксированной точкой,

- с плавающей точкой,

- двоично-десятичное представление.

У чисел с фиксированной точкой – строго определенное место точки – или перед первой значащей цифрой числа (дробное, число по модулю меньше единицы, например 0.101), или после последней значащей цифрой числа (целое число, например 101.0).

Числа с плавающей точкой представляются в виде мантиссы т_a и порядка р_a, например число А₁₀= 373 можно представить в виде 0.373 • 10³, при этом т_a= 0.373, р_a= 3.

Порядок числа р_а определяет положение точки в двоичном числе. Например, А₂ ⁼ (100; 0.101101) – обозначает число А₂= 1011.01

Двоично-десятичная форма представления двоичных чисел используется при необходимости ввода, вывода и обработки большого количества десятичных данных.

В двоично-десятичной системе каждая цифра десятичного числа представляется двоичной тетрадой. Например, А₁₀=3759, А_2-10= 0011 0111 0101 1001.

Значение знака числа отмечается кодом, отличным
от кодов цифр. Например «+» имеет значение тетрады «1100», а «–» – «1101».

В ЭВМ все операции выполняются над числами, представленными специальными машинными кодами. Их использование позволяет обрабатывать знаковые разряды чисел так же, как и значащие разряды, а также заменять операцию вычитания операцией сложения.

Прямой код числа образуется кодированием знака числа нулём, если число положительно и единицей, если число отрицательно (для двоичной системы)

Для общего случая (q - 1) - если число отрицательно, и 0 - если число положительно. q - основание системы счисления.

Код знака записывается перед старшей цифрой числа и отделяется от неё точкой:

-1.01 = 1.101

Прямой, обратный и дополнительный коды положительных чисел совпадают между собой.

Обратный код отрицательного числа образуется из прямого кода, заменой его цифр на их дополнения до величины q-1. Код знака сохраняется без изменения.

Пример:

+12310 = 0.123пр = 0.123об.

-12310 = 9.123пр = 9.876об

+3А7С0016 = 0.3А7С00пр = 0.3А7С00об.

-3А7С0016 = F.3А7С00пр= F.C583FFоб.

-1012 = 1.101пр = 1.010об.

Замена цифр их дополнениями для двоичной системы совпадает с операцией инверсии, то есть нули заменяются единицами, единицы - нулями. Знак принимает значение, равное единице.

Дополнительный код отрицательного числа образуется из обратного увеличением на 1 его младшего разряда. При этом перенос из знакового разряда игнорируется.

Пример:

+23610 = 0.236пр.= 0.236об.= 0.236доп.

-23610 = 9.236пр.= 9.763об.= 9.764доп.

-1012= 1.101пр.= 1.010об= 1.011доп.

-3А7С16= F.3А7Спр= F.C583об.= F.C584доп.

(2° – для целых чисел, 2^-к – для дробных).

Правила перевода из прямого кода в обратный и из обратного в прямой, а также из прямого в дополнительный и из дополнительного в прямой совпадают между собой.

24. Основы алгебры логики

Алгеброй логики называется аппарат, который позволяет выполнять действия над высказываниями.

Высказывание – некоторое предложение, о котором можно утверждать, что оно истинно или ложно.

устанавливает основные законы формирования и преобразования логических функций. Она позволяет представить любую сложную функцию в виде композиции простейших функций.

Существует несколько синонимов по отношению к функциям алгебры логики:

• функции алгебры логики (ФАЛ);

• переключательные функции;

• булевские функции;

• двоичные функции.

Логические выражения могут быть простыми и сложными.

Простое логическое выражение состоит из одного высказывания и не содержит логические операции. В простом логическом выражении возможно только два результата — либо «истина», либо «ложь».

Сложное логическое выражение содержит высказывания, объединенные логическими операциями. По аналогии с понятием функции в алгебре сложное логическое выражение содержит аргументы, которыми являются высказывания.

В качестве основных логических операций в сложных логических выражениях используются следующие:

• НЕ (логическое отрицание, инверсия);

• ИЛИ (логическое сложение, дизъюнкция);

• И (логическое умножение, конъюнкция).

25. Теоремы АЛ.

Теоремы для одной переменной:

1. A \/ 0 = A 4. A \/ Ā = 1 7. A · A = A

2. A \/ 1 = 1 5. A · 0 = 0 8. A · Ā = 0

3. A \/ A = A 6. A · 1 = 1 9. А = А

Теоремы для двух и более переменных:

10. а) A \/ B = B \/ A, б) AB = BA

переместительный закон, означает, что все входы логического элемента равнозначны.

11. а) A \/ B \/ C = A \/ (B \/ C) = (A \/ B) \/ C,

б) ABC = A(BC) = (AB)C – сочетательный закон.

12. а) A (B \/ C) = AB \/ AC,

б) A \/ BC = (A \/ B)(A \/ C) – распределительный закон.

26. Логические функции. Значение функций И-НЕ, ИЛИ-НЕ.

• таблица истинности одноместной логической операции состоит из двух строк: два различных значения аргумента — «истина» (1) и «ложь» (0) и два соответствующих им значения функции;
• в таблице истинности двуместной логической операции — четыре строки: 4 различных сочетания значений аргументов — 00, 01, 10 и 11 и 4 соответствующих им значения функции;
• если число высказываний в логическом выражении N, то таблица истинности будет содержать 2^N строк, так как существует 2^N различных комбинаций возможных значений аргументов.

Операция НЕ — логическое отрицание (инверсия)

Логическая операция НЕ применяется к одному аргументу, в качестве которого может быть и простое, и сложное логическое выражение. Результатом операции НЕ является следующее:

• если исходное выражение истинно, то результат его отрицания будет ложным;

• если исходное выражение ложно, то результат его отрицания будет истинным.

A	не А

Результат операции отрицания НЕ определяется следующей таблицей истинности:

Результат операции отрицания истинен, когда исходное высказывание ложно, и наоборот.

Операция ИЛИ — логическое сложение (дизъюнкция, объединение)

Логическая операция ИЛИ выполняет функцию объединения двух высказываний, в качестве которых может быть и простое, и сложное логическое выражение. Результатом операции ИЛИ является выражение, которое будет истинным тогда и только тогда, когда истинно будет хотя бы одно из исходных выражений.

Применяемые обозначения: А или В, А V В, A or B.

A	B	А или B

Результат операции ИЛИ истинен, когда истинно А, либо истинно В, либо истинно и А и В одновременно, и ложен тогда, когда аргументы А и В — ложны.

Операция И — логическое умножение (конъюнкция)

Логическая операция И выполняет функцию пересечения двух высказываний (аргументов), в качестве которых может быть и простое, и сложное логическое выражение. Результатом операции И является выражение, которое будет истинным тогда и только тогда, когда истинны оба исходных выражения.

Применяемые обозначения: А и В, А Λ В, A & B, A and B.

Результат операции И определяется следующей таблицей истинности:

A	B	А и B

Результат операции И истинен тогда и только тогда, когда истинны одновременно высказывания А и В, и ложен во всех остальных случаях.

А — ложно, В — ложно (1-я строка таблицы истинности). Можно найти такие числа, для которых истиной является высказывание «если А — ложно, то и В — ложно». Например, х = 4, 17, 22.

■ А — ложно, В — истинно (2-я строка таблицы истинности). Можно найти такие числа, для которых истиной является высказывание «если А — ложно, то В — истинно». Например, х = б, 12, 21.

■ А — истинно, В — ложно (3-я строка таблицы истинности). Невозможно найти такие числа, которые делились бы на 9, но не делились на 3. Истинная предпосылка не может приводить к ложному результату импликации.

■ А — истинно, В — истинно (4-я строка таблицы истинности). Можно найти такие числа, для которых истиной является высказывание «если А — истинно, то и В — истинно». Например, х = 9, 18, 27.

29. Выполнение вычислений в позиционных системах счисления

Система исчислений – совокупность правил записи чисел и выполнений операций над ними.

Позиционные системы – система исчисления в которой значение числа определяется по позициям составляющих его чисел. (двоичная, троичная, восьмеричная, десятичная, двенадцатеричная, шестнадцатеричная)

Число единиц какого-либо разряда, объединяемых в единицу более старшего разряда, называют основанием позиционной системы счисления. Если количество таких цифр равно P, то система счисления называется P-ичной. Основание системы счисления совпадает с количеством цифр, используемых для записи чисел в этой системе счисления.

Арифметические действия над числами в любой позиционной системе счисления производятся по тем же правилам, что и десятичной системе, так как все они основываются на правилах выполнения действий над соответствующими многочленами. При этом нужно только пользоваться теми таблицами сложения и умножения, которые соответствуют данному основанию P системы счисления.

Св-ва:

+) (N - 1)_N + 1_N = 10_N -) 10_N - 1_N = (N - 1)_N

*) X_N * Y_N /) X_N / Y_N

N	Y
///	Y*N
N-1	Y*N-1

30.Универсальный алгоритм перевода чисел.

При переводе чисел из десятичной системы счисления в систему с основанием P > 1 обычно используют следующий алгоритм:

Zx =?y >>> Y₁₀ = Yx

1) если переводится целая часть числа, то она(Zx) делится на Yx, после чего запоминается остаток от деления. Полученное частное вновь делится на Yx, остаток запоминается. Процедура продолжается до тех пор, пока частное не станет равным нулю. Остатки от деления на Yx выписываются в порядке, обратном их получению в виде цифр новой системы исчисления;

2) если переводится дробная часть числа, то она(Zx) умножается на Yx, после чего целая часть запоминается и отбрасывается. Вновь полученная дробная часть умножается на Yx, и т.д. Процедура продолжается до тех пор, пока дробная часть не станет равной нулю. Целые части выписываются после запятой в порядке их получения. Результатом может быть либо конечная, либо периодическая дробь в системе счисления с основанием Y. Поэтому, когда дробь является периодической, приходится обрывать умножение на каком-либо шаге и довольствоваться приближенной записью исходного числа в системе с основанием Y.

3) Zx =?y if X = Y^N or Y = X^N

Одной цифре системы X соответствует N цифр системы Y

4) универсальный перевод в 10-ую систему

A²B¹C⁰, E^-1F^-2_N = A*N² + B*N¹ + C*N⁰ + E*N^-1 + F*N^-2

5) Перевод между 2-ой, 8-ой и 16-ой системами

Каждой цифре 8-ой системы соответствует 3 цифры 2-ой, а каждой 16 –ой – 4 цифры 2-ой.