Управление и кибернетика

Урок №1

Управление и кибернетика

МКОУ СОШ № 1 Курского муниципального района Ставропольского края

Учитель информатики : Перверзева Елена Геннадьевна

ПОМЕНЯТЬ ЛЯГУШЕК МЕСТАМИ

• Задача из сети:
• http://nazva.net/games/play/62/

Управление

целенаправленное взаимодействие объектов.

Норберт Винер

• 1948 год - Норберт Винер написал книгу: «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине».

Схема управления

Управляющий

объект

Управляемый

объект

Управляющее

воздействие

Схема управления с обратной связью:

Управляющий

объект

Управляемый

объект

Управляющее

воздействие

Обратная связь

Животные

Кто кем управляет?

Светофор

• 5 августа во всем мире отмечается День рождения светофора.
• Именно в этот день в 1914 году на одном из перекрестков американского города Кливленд появился первый прибор для регулирований дорожного движения.

Автоматизированные системы управления АСУ помогают получить необходимую информацию для принятия решения, предлагают оптимальные варианты таких решений, но окончательное слово за человеком.

Конфетная фабрика

В САУ (системы автоматического управления) все операции, связанные с процессами управления происходят автоматически, без непосредственного участия человека. Объектом управления выступают технические устройства (станок, ракета, химический реактор, ускоритель и т. д.) .

Роботизированная линия сборки автомобилей Вольво

Сварочный робот с компьютерным контролем

Автоматическая линия фасовки

Центр управления полётом СССР

Центр управления полётом СССР

Центр управления полётом

Алгоритм

– описание последовательности действий (план), строгое исполнение которых приводит к решению поставленной задачи за конечное число шагов.

Появление алгоритма

связывают с зарождением математики. Более 1000 лет назад (в 825 году) ученый из города Хорезма Абдулла (или Абу Джафар) Мухаммед бен Муса аль-Хорезми создал книгу по математике, в которой описал способы выполнения арифметических действий над многозначными числами. Само слово алгоритм возникло в Европе после перевода на латынь книги этого математика.

Свойства алгоритма:

Дискретность - разделение информационного процесса в алгоритме на отдельные команды.

Понятность - в алгоритме используются только система команд исполнителя (СКИ);

Д етерминированность (определенность) - каждая команда алгоритма однозначно определяет действие исполнителя;

Результативность (конечность) - т. е. алгоритм должен приводить к решению задачи за конечное число шагов;

Корректность – решение правильно для любых допустимых исходных данных;

Массовость (универсальность) - т. е. алгоритм должен выполняться для любого набора исходных данных, удовлетворяющих условию задачи.

Виды алгоритмов

• Линейный алгоритм (описание действий, которые выполняются однократно в заданном порядке);
• Циклический алгоритм (описание действий, которые должны повторятся указанное число раз или пока не выполнено задание);
• Разветвляющий алгоритм (алгоритм, в котором в зависимости от условия выполняется либо одна, либо другая последовательность действий)

Виды алгоритмов:

Лети

Если

Новый год

Пока

не …

Прыгай

Исполнители алгоритмов

Объект, который будет выполнять алгоритм, обычно называют исполнителем.

• Исполнитель - объект, который выполняет алгоритм.

Идеальными исполнителями являются машины, роботы, компьютеры...

• Компьютер – автоматический исполнитель алгоритмов.
• Алгоритм, записанный на «понятном» компьютеру языке программирования, называется программой .

Способы описания алгоритма:

• Словесный ;
• Словесно-формульный ;
• Графический (блок – схема);
• На алгоритмическом языке ;
• На языке программирования.

Словесная форма записи

Начало

1. Налить воды в чайник.

2. Поставить чайник на электроплиту.

3. Включить электроплиту.

4. Подождать, пока вода закипит.

5. Выключить электроплиту.

Конец

алгоритм записан словами и предназначен для человека

Графическая форма записи (блок-схема) -

состоит из геометрических фигур (блоков) и внутри блока дается описание команд или условий.

начало

Х=5

Х

Х=Х-5

Х=Х+7

Х

конец

Алгоритмический язык

Алгоритм записан определенными словами алгоритмического языка или языка программирования и предназначен для выполнения компьютером

Программа Сумма

Описание

а,в,с:Целый

Конец _ описания

а:=5

в:=9

с:=а+в

Вывод ( ‘ сумма= ‘, с)

Конец_Программы

Стадии создания алгоритма

• Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной человеку, который его разрабатывает.
• Алгоритм должен быть представлен в форме, понятной тому объекту (в том числе и человеку), который будет выполнять описанные в алгоритме действия.

Язык программирования

– это набор правил для описания алгоритмов решения задачи с помощью ЭВМ.

• Базовый принцип архитектуры современных компьютеров - двоичный характер любой информации.
• Программировать в двоичных кодах необычайно сложно.
• Язык программирования- специальная программа, осуществляющая переход от языковых конструкций к машинным командам.

Трансляция

• Процесс перевода программы на язык, понятный самому компьютеру называется трансляцией.
• Существует два различных подхода к трансляции – интерпретация и компиляция:

Интерпретаторы

• Языки программирования интерпретирующего типа при исполнении программы за один проход переводят в машинные коды одну строку программы. При большом размере программы процесс исполнения готовой программы занимает довольно много времени. В то же время при разработке программ режим интерпретации очень удобен, так как любое внесенное изменение сразу же переводится в машинные коды и исполняется.

Компиляторы

• Языки компилирующего типа сначала переводят весь текст программы в машинные коды, а уже затем полученный файл может быть запущен на выполнение. Откомпилированная программа выполняется гораздо быстрее (в 5-10 раз), но наличие ошибок на этапе компиляции требует довольно много времени на их исправление.

Язык программирования

• Языком программирования принято называть формально определенный язык для записи программы (т. е. содержащий средства описания данных и алгоритмов).
• Языки программирования делятся на два класса: процедурные и непроцедурные .

Классы языков программирования

Языки программирования

Процедурные

(императивные)

Непроцедурные

(декларативные)

Классы языков программирования

Языки программирования

Процедурные

Языки

операторного

типа

Непроцедурные

(декларативные)

Функциональные

На теории

рекурсивных

функций

Логические

На символической

логике

Объектно-

ориентированные

На понятии

объект

Классы языков программирования

Языки программирования

Непроцедурные

(декларативные)

Процедурные

Языки

БЕЙСИК

ПАСКАЛЬ

СИ

Функциональные

ЛИСП

РЕФАЛ

Логические

ПРОЛОГ

Объектно-

ориентированные

Visual BASIC

Delphi

C++

Домашнее задание

• Подготовить ответы на вопросы:
• Что такое управление?
• Что общего в управлении живым и машинами?
• Кто был основателем кибернетики?
• Что называется алгоритмом?
• Виды и свойства алгоритма?
• Чем отличается интерпретация и компиляция?
• Какие языки программирования вам известны?

Творческое домашнее задание

• Приведите примеры различных систем и способов управления.
• Какие виды алгоритмов нам встречаются в повседневной жизни?
• Составьте алгоритм решения задачи:

На левом берегу реки находятся волк, коза, капуста и перевозчик с лодкой. Перевозчик должен переправить всех на правый берег так, чтобы не оставлять наедине волка с козой и козу с капустой. Как это сделать?

Решение

• Начало алгоритма.
• Переправить на правый берег козу.
• Вернуться на левый берег.
• Переправить на правый берег капусту.
• Вернуться на левый берег с козой.
• Переправить на правый берег волка.
• Вернуться на левый берег.
• Переправить на правый берег козу.
• Все в сборе.
• Конец алгоритма.