10. Программное обеспечение мпс.
10.1. Понятие программного обеспечения.
МПС как и вычислительная система представляет собой совокупность аппаратурных и программных средств.
Аппаратурные средства жёстко задают функции, выполняемые системой. Примером этих средств является АЛУ.
Функциональные возможности системы расширяются с помощью программных средств, называемых средствами программного обеспечения. При этом используются имеющиеся аппаратурные средства.
Например, система может не иметь аппаратурно реализованной операции извлечения квадратного корня. Однако если имеется соответствующая программа, использующая наличные аппаратурные средства, то с точки зрения пользователя система обладает свойством извлекать квадратный корень.
Система программного обеспечения представляет собой комплекс программных средств, предназначенный для эффективной обработки информации.
Программное обеспечение (ПО) может быть разделено на три категории: системное, технического обслуживания и прикладное.
Оператор
Пользователь
Програм-
мы
техничес
кого обслу-
живания
Язык операционной
системы
Языки программирования
Пакеты
прикладных
программ
Операционная
система
Управляющая
программа
Инструментальные
программы
Аппаратурные
средства
Системное ПО предназначено для управления функционированием микропроцессорных и вычислительных систем, а также для поддержки прикладного ПО.
К системному ПО относится комплекс программ, составляющих операционные системы общего назначения.
Операционные системы обеспечивают связь пользователей и операторов с аппаратурными средствами микропроцессорной или вычислительной системы.
Управляющие программы операционной системы предназначены для эффективного управления вычислительным процессом и распределения ресурсов МПС или вычислительной системы.
Инструментальные программы операционной системы предназначены для упрощения и облегчения процесса создания новых как системных, так и прикладных программ.
К их числу относятся трансляторы (переводчики) с языков программирования на машинный язык, редакторы текстов, программы-отладчики и т.п.
Программы технического обслуживания уменьшают трудоёмкость эксплуатации системы.
Эти программы осуществляют проверку работоспособности системы и отдельных её устройств, а также диагностирование (определение) мест неисправностей.
Прикладное ПО предназначено для решения конкретных задач, стоящих перед пользователем, и расширения функций операционных систем (управление базами данных, реализация режимов телеобработки данных, реального времени и т.д.).
Рассмотрим все категории ПО более подробно.
10.2. Алгоритмизация задач и язык sdl.
Разработка прикладного ПО является сложной и трудоёмкой задачей, решение которой в значительной степени определяет эффективность применения средств вычислительной техники в данной отрасли.
Первым этапом решения этой задачи является построение алгоритма.
Алгоритмом называется пошаговая процедура решения конкретной задачи, которая определяет процесс преобразования (обработки) исходных данных в искомый результат.
Алгоритм отражает общую схему решения задачи и является основой для разработки ПО. Поэтому необходимо, чтобы алгоритм имел следующие свойства:
конечность, т.е. результат решения задачи должен быть получен за конечное число шагов;
определённость, т.е. каждый шаг алгоритма должен быть строго определён и однозначно описан, что делает алгоритм абсолютно понятным для исполнителя (человека или МПС);
массовость, т.е. алгоритм должен допускать в известных пределах варьирование исходными данными.
Наиболее часто алгоритмы процессов обработки информации в МПС представляют графически в виде схем, используя язык спецификаций и описаний SDL.
Алфавит языка SDL состоит из набора графических символов, которые подразделяются на 2 группы.
Первая группа используется для представления диаграмм взаимодействия, а вторая – диаграмм процесса схем алгоритмов.
Приведём основные символы языка SDL:
Символы
диаграмм взаимодействия Символы
диаграмм процесса
Н
азвание
сим- Графическое Название сим-
Графическое
вола
представление вола
представление
Блок Начало
П
роцесс
Состояние
Список с
игналов
Задача
Среда ENVIRONMENT Запрос
CREATE
С
оздать
Решение
К
анал
или поток Запоминание
сигналов
Окончание Вход
В ыход Соединительная
линия
В
ходной
соеди- Выходной
соеди-
нитель
нитель
На диаграмме взаимодействия МПС представляется набором функциональных БЛОКОВ, соединённых между собой и с окружающей средой однонаправленными КАНАЛАМИ.
Каждый БЛОК состоит из одного или нескольких ПРОЦЕССОВ.
SDL-ПРОЦЕССУ можно поставить в соответствие произвольный элемент или совокупность элементов МПС, выполняющих некоторый набор логических функций, имеющих конечную память внутренних состояний и взаимодействующих с другими элементами МПС посредством дискретного и конечного множества входов и выходов.
В СПИСКАХ СИГНАЛОВ перечисляются сигналы, передаваемые между ПРОЦЕССАМИ в пределах одного БЛОКА, а также сигналы, передаваемые по КАНАЛУ в направлении некоторого БЛОКА или от него.
На диаграмме процессов каждый ПРОЦЕСС определяется в терминах теории конечных автоматов и может находиться либо в фазе СОСТОЯНИЕ, либо в фазе ПЕРЕХОД.
В фазе СОСТОЯНИЕ действие ПРОЦЕССА приостановлено в ожидании поступления некоторого сигнала ВХОД.
Этот сигнал переводит ПРОЦЕСС в фазу ПЕРЕХОД, которая характеризуется последовательностью действий, определяемых информацией в сигнале ВХОД.
По окончании фазы ПЕРЕХОД ПРОЦЕСС вновь оказывается в фазе СОСТОЯНИЕ и вырабатывает сигнал ВЫХОД, являющийся в свою очередь сигналом ВХОД для другой фазы СОСТОЯНИЕ.
Среди последовательности действий фазы ПЕРЕХОД следует различать:
РЕШЕНИЕ – действие, связанное с выбором одного из нескольких возможных путей продолжения ПРОЦЕССА;
ЗАДАЧА – действие, не являющееся ни РЕШЕНИЕМ, ни ВЫХОДОМ;
ЗАПОМИНАНИЕ – действие, выражающееся в задержке одновременно поступивших СИГНАЛОВ с целью их последующей последовательной обработки.
Основные положения теории конечных автоматов, на базе которой строится язык SDL, налагают следующие ограничения на порядок следования графических символов:
Первым символом диаграммы процесса является символ НАЧАЛО, указывающий начальную точку вновь созданного ПРОЦЕССА. Далее ПРОЦЕСС пребывает либо в фазе СОСТОЯНИЕ, либо в фазе ПЕРЕХОД, перемещаясь по направлению к очередной фазе СОСТОЯНИЕ.
За символом СОСТОЯНИЕ может следовать один или несколько символов ВХОД или ЗАПОМИНАНИЕ.
Каждому символу ВХОД или ЗАПОМИНАНИЕ должен предшествовать один символ СОСТОЯНИЕ.
За символом ВХОД должен следовать строго один символ, за исключением символов ВХОД и ЗАПОМИНАНИЕ.
За символом ЗАДАЧА или ВЫХОД должен следовать строго один символ, который не может быть символом ВХОД или ЗАПОМИНАНИЕ.
За символом РЕШЕНИЕ должны следовать не менее двух символов, которые не могут быть символами ВХОД или ЗАПОМИНАНИЕ.
За символом ЗАПОМИНАНИЕ не могут следовать никакие символы.
Дальнейшая разработка ПО МПС связана с созданием прикладных программ при использовании одного из языков программирования.