Информатика негіздері

Блок-схемалар

Жоғарыда аталған алгоритмдердін жазылу әдістерімен қатар алгоритмдер  көрнекі графикалық түрде суреттелуі мүмкін. Алгоритмдегі әрбір қадам (команда) арнайы блокта орналасып, орындалу кезегін  көрсететін стрелкамен (бағыттаушы кесінділермен) қосылған. Алгоритмдердің осындай схемалармен жазылуын блок-схема әдісімен жазылған деп атаймыз. Сонымен блок-схема алгоритмнің немесе программаның арнайы графикалық белгілермен схема түрінде жазылуы (схема – грек тілінде schem – бейне, көрініс, форма). Алгоритмді блок-схемалармен суреттегенде келесі блоктарды пайдалану келісілген: информацияны (мәліметтерді, аргументтерді) өңдеу (түрлендіру) командаларын тіктөртбүрышпен берілген блокгарда, шарттарды тексеру ромбпен, аргументтері мен нәтижелерін параллелограммен берілген блоктарда орналастырады. Ал алгоритмнің басы мен соңын эллипс түрінде берілген блокпен белгілейді.  Әрбір программаны машина тілінде жазар алдында блок-схемамен суреттеген өте пайдалы, себебі алгоритмнің жұмыс істеу қадамдары әрі көрнекі, әрі түсінікті болады. «Блок-схема – программаның портреті» - деп бекер айтылмаған. Қазірдің өзінде көптен қызмет істеп жүрген программалаушылар программаны машина тілінде жазар алдында блок-схема құрудан бастайды.

6-дәріс. Программалау тілдері ұғымы. Программалау тілдерінің классификациясы. Программалау тілдерінің буындары

Компьютерді қандай да бір  алгоритммен басқару қажет. Алгоритм – бүл мақсатқа жету үшін қандай да бір іс-әрекеттің реттелген  сипаттамасы. Мүндай сипаттама формальды  болып табылады. Алгоритмді компьютерге түсінікті түрде беруге программалау тілдері қызмет етеді. Ең бірінші іс-әрекеттің алгоритмі жасалған соң, ол қандай да бір тілде жазылады. Нәтижесінде программалау тілінде жазылған алгоритмнің толық, аяқталған және жіті сипатталған программа текстін аламыз. Сонан соң программа тексті трансляторлар деп аталатын арнайы қызметші қосымшалар көмегімен не машиналық кодқа ауыстырылады, не болмаса бірден орындалады.

Өздігімізше машиналық  кодта программа жазу едәуір қиынға соғады, оның үстіне қазіргі кезде бүл қиыншылық программа көлемінің өсуі мен қажетті тапсырманы орындауға байланысты бірден артып отыр. Егер программа көлемі ондаған байттан аспай, мәліметтерді қолмен енгізу-шығару операцияларына деген мұқтаждық тумаса, шартты түрде машиналық кодты қолдануға да болады. Сондықтан да бүгінгі таңда барлық программалар іс жүзінде программалау тілдерінің көмегімен құрылады. Теориялық түрде программаны кәдімгі (шынайы) тілмен де жазуға болады – мүны метатілде программа құру деп атайды (әдетте бүл жағдай алгоритм құруда пайдаланылады), бірақ осы тектес программаларды машиналық кодқа ауыстыру шынайы тілдің әрқилылығына байланысты әзірге мүмкін болмай отыр.

Программалау тілдерінің барлығы жасанды тілге жатады. Олар шынайы тілден командалардың (операторлардың) өте қатаң тәртіппен жазылуы мен «сөздер» санының шектеулілігіне байланысты ерекшеленеді. Аталмыш талаптардың жиынтығы программалау тілінің синтаксисін қүраса, ал әрбір команданың мағынасы мен басқа да тілдік конструкциялар оның семантикасын қүрайды. Программаның жазылу формасын бұзу транслятордың операторлар жүмысын түсінбеуіне әкеліп соғады да синтаксистік қателер жайлы хабар береді, ал программа дұрыс жазылып, бірақ тілдің командалары қолданылу алгоритміне сәйкес келмесе онда олар семантикалық қателерге (сондай-ақ логикалық қателер немесе орындалу кезіндегі қателер деп те аталады) соқтьірады. Программадағы қателердіі іздеу тесттен өткізу, қателерді түзету процесі – жайластыру деп аталады.

Программалау  тілдерінің классификациясы

Ассемблер тілін пайдалану жүйелік программалаумен ғана шектеледі, яғни микропроцессорларды программлау, ОЖ-нің жекелеген коомпоненттері немесе операциялық жүйелерді құру, жүйелік блок пен перифериялы құрылғылар арасындағы алмасу программаларын құру және т.б.

Машиналы бағытталған тілдер класына Си тілі жатады. Бұл тіл ассемблер тілінің төменгі деңгейдегі артықшылықтары мен жоғары деңгейдегі алгоритмдік тілдердің өте қуатты мүмкіндіктерін біріктіруге жасалған күштің нәтижесі. Си тілін көбінесе мәліметтерінің енгізілген құрылымы бар ассемблер тілі деп те атайды.

Программалаудың әмбебап  тілдері ең көп таралған тілдер қатарына жатады. Бұл тілдердің барлығын жоғары деңгейлі тілдер деп атайды. Олардың  ішінде ең көп таралғаны Бейсик тілі. Бұл тілде 20-30 жолды программа  құрып, бірнеше минуттан кейін есеп нәтижесін алуға болады. Бейсик тілі көмегімен үлкен массивті есептерді, инженерлі-техникалық және ғылыми есептерді , текстерді өңдеуді және кешенді есептерді шығару өте ыңғайлы.

Паскаль тілі ең көп тараған  тілдердің бірі болғанымен, ол бастапқыда оқу тілі ретінде жасалды. Уақыт өте келе өте маңызды есептер шығару үшін де күшті құрао екенін көрсетті. Бұл тілдің IBM PC және соған үйлесімді дербес компьютерлер қолданушылары үшін Турбо –Паскаль версиясының шығуы , оны өте жоғары деңгейге көтеріп жіберді. Турбо-Паскаль келесі  маңызды ерекшеліктерімен сипаттамалады: толық экранды редакциялау және    басқару, графикасы, дыбыстық жетектеу және ДОС операциялық жүйесімен тығыз байланысы. Турбо-Паскаль тілінде программалаудың өзі компиляторлардың көмегінсіз программаларды енгізіп, оны жылдам орындай беруге мүмкіндік береді, яғни ондағы программалау жүйесі – резиденнті программа болып есептеледі.

Фортран тілі жоғары деңгейлі тілдердің ең бірінші тілі, қазіргі  заманғы дербес компьютерлерде белсенді пайдаланылып жүр. Оның конструкциясы ЭЕМ –ның архитектурасына жақын, яғни фон-нейман архитектурасындай, сондықтан пайдаланушылар арасында  танылған программалық тіл.

Төменгі деңгей программаларының көмегімен программалаушы процессордың барлық мүмкіндіктеріне қол жеткізетіндігіне байланыдты өте қолайлы және жинақы программалар құрылады. Бір жағынан мұндай жағдайда компьютер құрылғыларын жетік білу қажет, сондай-ақ үлкен көлемді қосымшаларды реттеу қиынға соғады, ал нәтиже беретін программа процессорының типі бөлек басқа компьютерге ауыстырылмайды. Аталмыш тілдер әдетте кішігірім жүйелік қосымшаларды жазуда, құрылғылардың драйверлерін, аппараттық ресурстарды қолдануға тікелей мүмкіндік алу мен жылдамдыққа, жинақылыққа маңызды талап қойылғанда стандартсыз құралдардың түйісу модульдерін жасауда қолданылады. Кейбір қолданыс аясында мысалы машиналық графикада, ассемблер тілінде бейнелерді өңдеу алгоритмдерін тиімді есептеуді қажет ететін библиотекалар жазылады.

Жоғарғы деңгей программалау тілдері компьютерге қарағанда  адамға түсінікті және жақындау. Оларда нақты компьютерлер құрылымының ерекшеліктері ескерілмейді, сондықтан да осы тілге арналған транслятор үшін текст түрінде қүрылған программалар басқа платформаларға оңай ауыстырылады. Түсінікті және қомақты командалар көмегімен жоғары деңгейлі программалар жасау айтарлықтай оңай, ал программа құру кезіндегі жіберілетін қателіктер анағүрлым аз.

Программалау  тілдерінің буындары

Жалпы программлау тілдерінің даму кезеңін бес буынға бөлуге болады. Бірінші буынға алғаш  компьютерлер шыға бастаған, 50-ші жылдардың бас кезінде қүрылған программалау тілдерін жатқызуға болады.  Ол ең алғаш “бір қүрылым – бір жол» принципімен” құрылған ассемблер тілі болатұғын.

Программалау тілдерінің екінші буынының жарыққа шығуын 50-ші жылдардың аяғы мен 60-шы жылдардың бас кезін байланыстыруға болады. Сол кездері айнымалы түсінігі пайда болған, ресми ассемблер тілі жасалды. Ол алғашқы толыққанды программалау тілі болды. Оның шығумен программалардың сенімділігі артып, программа жасау жылдамдығы айтарлықтай өсті. Программалау тілінің үшінші буынын 60-шы жылдарға жатқызуға болады. Осы уақыттарда жоғары деңгейлі әмбебап тілдер дүниеге келді, олардың көмегімен кез-келген облыстағы тапсырмаларды шешілді. Жаңа тілдердердің қарапайымдылығы, қандай да бір компьютерге деген тәуелділіктің болмауы және жоғары деңгейлі синтаксистік конструкциялардың қолданылуы сияқты сапалары програмалаушылардың еңбек өнімділігін бірден жоғарлатуына мүмкіндік берді. Тілдердің көпшілік қолданушыларға түсінікті құрылымы компьютерлік облысқа қатыссыз мамандардың кішігірім программалар (әдеттегідей инженерлік немесе экономикалық сипаттағы) жазуға деген құлшынысын тудырды. Бұл буындағы көпшілік тілдер осы күндерге дейін табысты қолданылуда. 70-ші жылдардың басынан бастап осы уақытқа дейін төртінші буын тілдерінің дамуы жалғасуда. Бұл тілдер ірі жобаларды іске асыруға программалар жасау жылдамдығы мен сенімділігін арттыруға арналған. Олар әдетте жақсы нәтижелерге жетуге болатын мамандандырылған орталарда қолданылуға бейімделген. Ерржеге сай бүл программаларда кіші буын тілдерінде бірнеше мыңдаған жолдық функцияларды бір ғана жолмен сипаттайтын өте күшті операторлар орнатылған.

Бесінші буынның дүниеге  келуі 90-шы жылдардың ортасында өтті. Оларға программалаушы білімінсіз-ақ визуальды құралдар көмегімен қолданбалы программалар құрудың автоматты жүйесі жатады. Бүл тілдерге салынған басты идея - әмбебап программалау тілдеріндегі текст нәтижесін (соңыра қайта компиляциялауды қажет ететін) автоматты құру мүмкіндігі. Инструкция компьютерге программалаумен таныс емес, қолданушыға анағұрлым ыңғайлы әдістердің көмегімен, көрнекі түрде енгізіледі.

7-дәріс. Массивтерді  өңдеудің негізгі алгоритмдері. Тізбектерді өңдеудің негізгіалгоритмдері.  Негізгі алгоритмдері.

Программалық  жасақтама деп (Software) есептеуіш жүйесінде орындалатын программалар жиынтығын айтады.

Программалық жасақтама (ПЖ) қатарына сонымен бірге  ПЖ-ны жобалау  және құру жұмыстарының барлығы  кіреді:

• программаларды жобалау технологиясы (мысалы, төмендегі жобалау, құрамдас және объектілі-бағытталған жобалау және т.б.);
• программаларды тестілеу әдістері [сілтеме, сілтеме];
• программалардың дұрыстығын дәлелдейтін әдістер;
• программа жұмысының сапасын талдау;
• программаларды құжаттау;
• программалық жасақтамаларды жобалау процесін жеңілдететін программалық құралдарды құру және пайдалану.

Программалаық жасақтама  – компьютерлік жүйенің ажыратылмайтын бөлігі. Ол техникалық құралдардың логикалық жалғасы болып саналады. Нақты бір компьютерді қолдану ортасы ол үшін жасалған программалық жасақтама арқылы анықталады.

Қолдану облысының ешқайсысында  да компьютер  өздігінше білімге ие бола алмайды. Осы барлық білімдер компьютерде  орындалатын программаларда шоғырланған

Қазіргі заманғы компьютерлердің  программалық жасақтамаларында миллиондаған программалар – ойын программаларынан ғылыми программаларға  дейін орналасқан.

Компьютерде жұмыс істейтін барлық программаларды шартты түрде  үше категорияға бөлуге болады:

1. қолданбалы программалар. Бұл программалар қолданушыға қажетті жұмыстардың орындалуын тікелей қамтамасыз етеді;
2. жүйелік программалар әртүрлі көмекші функциялар орындайды және ЭЕМ-нің аппараттық жабдықтар жұмысын басқарып, жұмыс істеп отырған адамды қолданбалы программалармен байланыстырады. Мысалы:

• компьютер ресурстарын басқару;

• пайдаланып отырған информациялардың көшірмесін жасау;
• компьютердің құрылғыларының жұмысқа қабілеттігін тексеру,
• компьютер туралы анықтама информация беру және т.б.

3. аспаптық программалық жүйелер, компьютер үшін жаңа программалар жасау процесін

жеңілдетеді

Қазіргі кезде программалық жасақтаманың азды-көпті келесі топтары анық  құрылды деп айта аламыз:

• операциялық жүйелер мен қабықшалар;
• программалау жүйелері (трансляторлар, программа тармақтарының кітапханасы және т.б.);
• аспаптық жүйелер;
• программалардың интегралданған пакеттері;
• динамикалық электронды кестелер;
• машиналы графика жүйелері;
• мәліметтер базасын басқару жүйелері;
• қолданбалы программалық жасақтама.

ЭЕМ программалық жасақтамасының классификациясы

Қолданбалы  программалар – белгілі бір мамандық саласында нақты есептер шығара алатын программалар. Мысалы, компьютерге қандай-да бір фирманың қаржылық іс-әрекетін бақылау есебі қойылса, онда  төлем ведомостілері программасы қолданбалы программа болып есептеледі.

Қолданбалы программалар, сонымен бірге, жалпы сипаттағы  функцияларды, мысалы құжатты құрау және баспадан шығару жұмыстары, орындай береді.

Қолданбалы программалар автономды түрде де, яғни қойылған есепті басқа программалар көмегінсіз,  программалық кешен немесе пакеттер құрамында да пайдалына беріледі.

Жүйелік программалар қолданбалы программалармен бірге орындалады және компьютер ресурстарын – орталық процессор, жады, енгізу-шығару –басқаруға қызмет етеді. Жүйелік прораммалық жасақтамалар  компьютер қолданбалы программаларды тиімді орындау үшін жасалынады. Олар компьютерді пайдаланушылардың бәріне бірдей арналған , жалпы қолданылатын программалар.

Мыңдаған жүйелік программалар ішінде айрықша орын алатыны операциялық жүйелер (ОЖ). ОЖ компьютер өз ресурстарын тиімді пайдалану үшін оның ресурстарын басқаруды қамтамасыз етеді. Сонымен қатар, ОЖ қолданушылар программасының жүйеге түскен мезгілінен бастап нәтижелер алғанша, өңделу процесін басқаруға арналған.

Жүйелік программаладың маңызды кластарына белгілі бір  қосымша  қызмет атқаратын программалар – утилиттер жатады. Оларға мысал ретінде антивирустық (вирусқа қарсы) программаларды, мәліметтерді архивтеу (қысу) программаларын, компьютердің жұмыс істеу қабілетін (диагностика) тексеретін программаларды (тест программалары) айтуға болады.

Утилиттердің кейбіреуіне  тоқтала кетелік: