Тема 2.8 Принципы обработки информации компьютером. Компьютер как исполнитель команд. Программный принцип работы компьютера.

Тема 2.9 Арифметические и логические основы работы компьютера.

Основные понятия и термины по темам 2.8 – 2.9: программа, данные, машинный язык, логический элемент, логическая функция.

План изучения тем (перечень вопросов, обязательных к изучению):

1. Принципы обработки информации компьютером.

2. Компьютер как исполнитель команд.

3. Программный принцип работы компьютера.

4. Арифметические и логические основы работы компьютера.

Краткое изложение теоретических вопросов:

Работа компьютера строго подчинена заложенной в него программе.

Программа – это указание на последовательность действий (команд), которую должен выполнить компьютер, чтобы решить поставленную задачу обработки информации.

Таким образом, программный принцип работы компьютера, состоит в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе.

Информация, обрабатываемая на компьютере, называется данными. Во время выполнения программы она находится во внутренней памяти.

Компьютер может выполнить алгоритм, если он записан на языке, понятном компьютеру. Информацию в компьютере обрабатывает процессор, следовательно, алгоритм должен быть записан на языке, "понятном" процессору, т. е. на машинном языке, представляющем собой логические последовательности нулей и единиц.

Компьютер может обрабатывать как числовую информацию, представленную в двоичной системе счисления, так и логические переменные.

Компьютер работает на электричестве,  т.е. логические элементы компьютера оперируют с сигналами, представляющими собой электрические импульсы. Есть импульс – логический смысл сигнала – 1, нет импульса – 0. На входы логического элемента поступают сигналы-значения аргументов, на выходе появляется сигнал-значение функции.

Преобразование сигнала логическим элементом является таблицей состояния, которая фактически является таблицей истинности, соответствующей логической функции.

Базовые логические элементы реализуют три основные логические операции:

• логический элемент «И» - логическое умножение (конъюнкция);

• логический элемент «ИЛИ» - логическое сложение (дизъюнкция);

• логический элемент «НЕ» - инверсию (отрицание).

Практические занятия

1. Составление таблиц истинности.

2. Составление логических выражений.

3. Упрощение логических выражений.

Задания для самостоятельного выполнения

1. Построение логических схем, решение логических задач.

Форма контроля самостоятельной работы: проверка решения задач.

Вопросы для самоконтроля по темам:

1. В чем состоит программный принцип работы компьютера?

2. Что такое программа?

3. Что такое данные?

4. Что представляет собой машинный язык?

5. Перечислите основные логические функции.

6. Что такое конъюнкция?

7. Что такое дизъюнкция?

8. Что такое отрицание?

9. Перечислите основные логические элементы компьютера.

Тема 2.10 Модели. Классификация. Примеры компьютерных моделей различных процессов.

Основные понятия и термины по теме: модель, объект, моделирование, информационная модель, материальная модель, образная модель, знаковая модель, образно-знаковая модель, компьютерная модель.

План изучения темы (перечень вопросов, обязательных к изучению):

1. Понятие модели.

2. Классификация моделей.

3. Понятие компьютерной модели.

4. Формализация.

5. Этапы построения компьютерной модели.

Краткое изложение теоретических вопросов:

Модель – это упрощенное подобие реального объекта, отражающее существенные свойства объекта с точки зрения цели моделирования.

Модели бывают натурными и информационными.

Информационная модель представляет собой описание объекта моделирования.

Резным целям моделирования одного и того же объекта могут соответствовать разные модели.

Объект моделирования следует рассматривать как систему – целое, состоящее из взаимосвязанных частей.

Формализация есть результат перехода от реальных свойств моделируемой системы к их формальному обозначению в определенной знаковой системе.

Компьютерная математическая модель – это программа, реализующая расчеты состояния моделируемой системы по ее математической модели.

Высокое быстродействие компьютеров позволяет быстро решать достаточно сложные математические задачи в процессе моделирования.

Вычислительный эксперимент – использование компьютерной математической модели для исследования поведения моделируемой системы.

Компьютерное управление техническими устройствами происходит в процессе расчетов по математическим моделям в режиме реального времени.

Имитационное моделирование воспроизводит поведение сложной системы, элементы которой могут вести себя случайным образом.

Практические занятия

1. Проведение исследования на основе использования готовой компьютерной модели.

Задания для самостоятельного выполнения

1. Выделение свойств реального объекта, отражённых в модели, оценивание соответствия модели целям моделирования.

2. Составление конспекта темы «Этапы создания модели на компьютере».

3. Использование готовых информационных моделей для решения конкретных задач (определить направление движения до места назначения по плану местности; решить задачу, используя данную формулу).

Форма контроля самостоятельной работы:

- Проверка конспекта.

- Проверка решения задач.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Что такое модель?

2. Какие свойства реальных объектов воспроизводят следующие модели?

• муляжи продуктов в витрине магазина;

• чучело птицы;

• заводной игрушечный автомобиль.

3. Что такое информационная модель?

4. Поясните разницу между технической моделью самолета и информационной моделью самолета (чертежом).

5. Можно ли элементы следующего списка считать информационными моделями? Если «да», то что для них является объектом моделирования?

• расписание уроков;

• программа телевидения;

• рецепт на получение лекарства.

6. Придумайте несколько вариантов описания одного и того же объекта для разных целях.

7. В чем состоит особенность компьютерного математического моделирования в процессе управления техническим устройством?

8. Что общего и в чем различие понятия «математическая модель» и «компьютерная математическая модель»?

9. В каких ситуациях используется имитационное моделирование?