Системи за компютърна алгебра: блясък, бедност или защо много проблеми не се решават директно. Списък на използваните източници. Определение и употреба

Информатика, кибернетика и програмиране

Този метод дава възможност по-специално да се получат характеристиките на системата без провеждане на пълномащабни експерименти. Приложено софтуерпредназначени за решаване на специфични потребителски проблеми и организиране на изчислителния процес на автоматизирана система за управление като цяло. 1 включва: операционни системи; сервизни програми; преводачи на език за програмиране; програми Поддръжка. Операционните системи осигуряват контрол върху обработката на информацията и взаимодействието между хардуера и потребителя.

ACS СОФТУЕР И МАТЕМАТИКА

Обща характеристика на софтуера и математиката

Организация на процесите по обработка на информация, включително решаване на оптимизационни проблеми, както и поддръжка технически средстваАвтоматизираната система за управление е реализирана с подходящ софтуер и математика. Софтуерът и математическите инструменти на ACS са набор от математически методи и модели, алгоритми и програми. Ефективността на използването на компютърни технологии до голяма степен зависи от степента на тяхното развитие. Понастоящем се наблюдава тенденция към увеличаване на дела на разходите за разработване на софтуер и математически апарат в общите разходи на проект за автоматизирана система за управление. Този дял е повече от 60% от разходите за технически средства и проектантска работапо информатизация.

Изграждането на математически модел на проблемите на управлението е поверено на специалисти по организационни и технологични решения — доставчици на проблемни управленски задачи и специалисти по формализиране на процеса на осиновяване управленски решения. Неизбежните опростявания на моделирания процес трябва да бъдат достатъчно обосновани, за да се избегне ненужно изкривяване на свойствата на процеса на управление.

Трябва да се отбележи, че нуждите от информатизация на производството все още изпреварват възможностите на приложната математика. Например линейните модели са най-широко използвани, докато почти всички зависимости в икономиката и управлението всъщност са нелинейни. Трябва да направим значителни опростявания на модела. През последните десетилетия се появиха или бяха значително развити редица математически дисциплини, чиито методи се използват за решаване на проблеми с управлението.

Мрежови методи намират най-широко приложение в организацията на строителството и управлението на проектирането. Тези методи позволяват да се определят параметрите на мрежовите модели и да се анализира напредъкът на работата за изпълнение на производствените планове. Отзад последните години мрежови моделистанаха по-напреднали, базирани на обобщени мрежови графики, които отчитат вероятностния характер на конструкцията и дизайна. В рамките на мрежовото моделиране на производствените процеси е възможна еднокритериална или многокритериална оптимизация, включително оптимизация на времето и ресурсите.

Евристични методипозволяват решаването на клас проблеми с „лоша структура“, т.е. когато е невъзможно ясно да се формализира задача, например планиране на задачи за строително-монтажни работи, които са многокритериални. Такива проблеми не могат да бъдат решени чрез пълно търсене на опции, тъй като има твърде много от тези опции дори за изпълнение на високопроизводителни компютри.

Следователно задачите за планиране на строително-монтажните работи в автоматизираните системи за управление най-често се решават с помощта на евристичен метод. Същността му е следната. Нека технологията за конструиране на обекти се задава с мрежови диаграми. Нуждата от ресурси се знае от работата. Необходимо е да се намери такъв план, че технологичните и организационни ограничения, определени от мрежовите графици, да бъдат спазени и очакваното изискване за ресурси по всяко време да не надвишава дадено горно ниво. Работата се преглежда последователно и се планира в определен ред, като в същото време необходимостта от ресурси се изчислява в дадена степен на детайлност на календарната скала. Ако тази нужда надхвърли дадено ниво, тогава работата се измества за по-късна дата толкова много, че даденото ниво на потребление на ресурси да не бъде превишено.

Смисълът на този метод е да планирате работата възможно най-рано, но така че да не надвишавате определеното Най-високо ниворесурси. Като правило, когато се използват евристични методи, се осигурява диалог човек-машина, в рамките на който на компютъра се поверяват изчисления и получаване на междинни резултати, включително различни графики и диаграми. Ръководителят на работата, в зависимост от получените данни, насочва по-нататъшната посока на изчисленията. В повечето случаи задачите на ACS са от изчислителен характер и алгоритмите за обработка на данни в тях са доста прости. Сложността на решаването на проблеми се състои в необходимостта от организиране на търсене и обработка големи обемиданни.

Методи на комбинаториката, математическата логика, информационната алгебрасе използват за решаване на информационни и логически задачи. Това — групиране и организиране на данни, комбиниране на набори от данни и актуализиране на информация, въвеждане, декомпозиране и обмен на данни между електронни съоръжения за съхранение в рамките на един или повече компютри.

Математическо програмиранесъчетава линейно, нелинейно, динамично и стохастично програмиране. Особен акцент се поставя върху транспортни проблеми, решени с помощта на методи на линейно програмиране. Използвайкилинейно програмиранезадачи като разработване на планове за развитие на строителната индустрия са решени и се решават; избор на най-добрите терени за изграждане на нови предприятия; прогноза за развитието на индустриите, оптимално разпределение на обекти по отдели и строителни машини по обекти и др.

Нелинейно математическо програмиранесе използва по-рядко от линейния и най-често нелинейните проблеми се решават и чрез методи за линейно програмиране, при които криволинейните зависимости се апроксимират с прави линии (линеаризация).

Типични задачидинамично програмиранеса разпределението на капиталовите инвестиции между обекти в процес на изграждане или реконструкция, планиране, намиране на оптималната последователност на изграждане на обекти, управление на запасите и др. Същността на динамичното програмиране е, че ако има два начина за постигане на един и същ резултат с едно и също продължение, , тогава по-дългият път се отхвърля (това намалява

обем на компютърни изчисления).

Стохастично програмиранехарактеризиращ се с въвеждането в проблемите на вероятностни стойности на параметри, отразяващи риска и несигурността.

Методи на теорията на игритедават възможност за формализиране и решаване на проблеми, които обикновено се решават чисто емпирично, без използването на количествени мерки. Такива задачи включват например изучаване на конфликтни ситуации в условия на несигурност на информацията за действията на участниците. Методите на теорията на игрите се използват широко при анализа на организационни, икономически, военни и политически ситуации.

Теория на опашката или опашкатаизучава вероятностни модели на поведение на системата. Основата за решаване на проблеми с опашката е теорията на вероятностите.математическа статистика,тъй като е един от клоновете на теорията на вероятностите, той позволява да се оцени пълният набор от тези явления, без да се анализират всички поотделно.Статистически метод за изпитванесъщо предназначен за изследване на вероятностни системи, той се използва при моделиране на голямо разнообразие от ситуации. Този метод позволява по-специално да се получат характеристиките на системата без провеждане на пълномащабни експерименти.

Метод на теорията на планиранетови позволява да установите оптималната последователност на изграждане на обекти според всеки критерий. Например, един от следните критерии може да служи като критерий: „най-кратък срок на строителство“, „минимален престой на изпълнителите на обектите“, „максимална плътност на работа на обектите“ и др.

Методи на теория на множестватани позволяват да опишем проблемите на управлението много по-компактно и да намерим ефективни начини за тяхното решаване.

Вторият най-важен компонент на софтуера и математиката (заедно с математическите методи, алгоритми и модели) са софтуерните инструменти. В зависимост от функциите, които изпълняват, те могат да бъдат разделени на две групи: системен софтуер и приложен софтуер.

Снимка 1

Системният софтуер организира процеса на обработка на информация в компютъра и осигурява удобна работна среда за приложните програми. Приложният софтуер е предназначен за решаване на специфични потребителски проблеми и организиране на изчислителния процес на автоматизираната система за управление като цяло.

Системният софтуер (фиг. 1) включва: операционни системи; сервизни програми; Преводачи на език за програмиране; програми за поддръжка. Операционните системи осигуряват контрол върху обработката на информацията и взаимодействието между хардуера и потребителя.

Една от най-важните функции на операционните системи е автоматизирането на процесите на въвеждане/извеждане на информация и управлението на изпълнението на задачите на автоматизираната система за управление. Операционните системи също са отговорни за анализирането на извънредни ситуации по време на процеса на изчисление и издаването на подходящи съобщения. Въз основа на функциите, които изпълняват, операционните системи могат да бъдат разделени на три групи: еднозадачни, многозадачни, мрежови.

Еднозадачните операционни системи са проектирани да работят

ботове на един потребител във всеки един момент с една конкретна задача. От еднозначните операционни системи в повечето случаи се използва дисковата операционна система MS - DOS . Многозадачните операционни системи осигуряват колективно използване на компютър в многопрограмен режим на споделяне на времето (в паметта на компютъра има няколко програми и процесорът разпределя компютърните ресурси между тях). Сред многозадачните операционни системи най-известните са UNIX и OS/2 от IBM, както и Microsoft Windows 95, Microsoft Windows NT и някои други.

Мрежовите операционни системи са свързани с появата на локални и глобални мрежи и са предназначени да предоставят на потребителите на ICS достъп до всички ресурси на компютърната мрежа. Най-широко използваните мрежови операционни системи са: Novell NetWare, Microsoft Windows NT, Banyan Vines, IBM LAN, UNIX . С развитието на операционните системи много от техните функции се прехвърлят към микропрограми, които са „зашити“ в компютърния хардуер. Операционните системи също се прехвърлят функции за осигуряване на работата на многопроцесорни компютри, съвместимост на програми за различни видовекомпютри, паралелно изпълнение на програми.

Сервизните инструменти са предназначени за подобряване потребителски интерфейс. Използването им позволява например да се защитят данните от унищожаване и неоторизиран достъп, да се възстановят данни, да се ускори обменът на данни между диска и RAM, да се извършват процедури за архивиране и деархивиране и да се извършва антивирусна защита на данните. Според метода на организация и изпълнение сервизните инструменти могат да бъдат представени от: черупки, помощни програми и самостоятелни програми. Разликата между черупките и помощните програми често се изразява само в универсалността на първите и специализацията на вторите.

Обвивките са универсална добавка към операционните системи и се наричат ​​операционни обвивки. Помощните програми и самостоятелните програми имат тясно специализирана цел и всяка изпълнява своя собствена функция. Помощните програми се различават от самостоятелните програми по това, че работят

се извършват само в средата на съответните обвивки. В същото време те се конкурират във функциите си с програмите на операционната система.

Работните черупки осигуряват на потребителя високо качество нов интерфейси го освободи от детайлни познания за операциите и командите на операционната система. Функции на повечето черупки, като семейството MS - DOS , са насочени към по-ефективна организация на работата с файлове и директории. Те осигуряват бързо търсене на файлове, създаване и редактиране на текстови файлове, показване на информация за местоположението на файловете на дисковете, степента на заетост на дисковото пространство и RAM. Всички операционни обвивки осигуряват известна степен на защита срещу грешка на потребителя, което намалява вероятността от случайно унищожаване на файлове. Сред наличните операционни черупки за системата MS - DOS най-популярната черупка Norton Commander.

Помощните програми предоставят на потребителя Допълнителни услуги, главно за поддръжка на дискове и файлова система. Техният списък включва процедури за поддържане на дискове (форматиране, гарантиране на безопасността на информацията, възможност за възстановяването й в случай на повреда и т.н.), поддържане на файлове и директории (подобно на черупки), създаване и актуализиране на архиви, предоставяне на информация за компютърните ресурси , дисково пространство, разпределение на RAM между програмите, печат на текстови и други файлове в различни режими и формати, защита от компютърни вируси. От комуналните услуги, които са получили най-голямо приложение, трябва да се отбележи интегрираният комплекс Norton Utilities.

Софтуер антивирусна защитаса предназначени за диагностициране и премахване на компютърни вируси, които са различни видове програми, които могат да се размножават и да проникват в други програми, извършвайки различни нежелани действия.

Преводачите на езици за програмиране са неразделна част от софтуера и математиката. Те са необходими за превод на програмни текстове от езици за програмиране (обикновено езици от високо ниво) на машинни езици.

кодове. Транслаторът е система за програмиране, която включва входен език за програмиране, транслатор, машинен език и библиотеки стандартни програми, средство за отстраняване на грешки в преведени програми и сглобяването им в едно цяло. В зависимост от начина на превод от входния език преводачите се делят на компилатори и интерпретатори.

В режим на компилация процесите на транслация и изпълнение на програмата се извършват отделно във времето. Първо, компилираната програма се преобразува в набор от обектни модули на машинен език, които след това се сглобяват в един машинен код, готов за изпълнение и съхраняван като файл на магнитен диск. Този код може да се изпълнява много пъти без повторна транслация.

Интерпретаторът извършва превод стъпка по стъпка и незабавно изпълнение на изразите на изходната програма. В този случай всеки оператор на входния език за програмиране се превежда в една или повече команди на машинен език. Изпълнимите машинни кодове не се съхраняват на машинен носител. По този начин, в режим на интерпретация, няма нужда първо да го конвертирате в изпълним машинен код всеки път, когато стартирате изходната програма. Това значително опростява процедурите за отстраняване на грешки в програмата. Има обаче лек спад в изчислителната производителност.

Важно място в системата за програмиране заемат асемблерите, представени от комплекси, състоящи се от входен език за програмиране на асемблер и асемблер-компилатор. Оригиналната асемблерна програма е мнемоничен запис на машинни инструкции и ви позволява да получавате високоефективни програми на машинен език. Писането на инструкции на асемблер обаче изисква висококвалифицирани програмисти и значително повече време, отделено за тяхното компилиране и отстраняване на грешки.

Най-често срещаните езици за програмиране на високо ниво, които включват инструменти за компилиране и имат възможност да работят в режим на интерпретатор, са: Basic, Visual C++, Fortran, Prolog, Delphi, Lisp и др.

В момента тече интензивно езиково развитие четвърто поколениеТип Visual Basic.

Ефективната и надеждна работа на софтуера и математиката на автоматизираните системи за управление е невъзможна без средства за поддръжка на софтуер и хардуер. Основната им цел е да диагностицират и откриват грешки по време на работа на компютър или компютърна система като цяло. Системите за софтуерна и хардуерна поддръжка разполагат с инструменти за диагностика и тестово наблюдение за правилната работа на компютъра и неговите отделни части(включително софтуерни инструменти автоматично търсенегрешки и неизправности с тяхната специфична локализация в компютъра).

Списъкът на тези средства също включва специални програмидиагностика и контрол на компютърната среда на автоматизираната система за управление като цяло, включително софтуерен и хардуерен контрол, който осъществява автоматична проверкапроизводителността на системата за обработка на данни преди стартирането на изчислителната система.

Приложният софтуер на ACS работи под контрола на системен софтуер, включително операционни системи. Приложните софтуерни инструменти, за разлика от решаването на системни проблеми на информатизацията, са предназначени за разработване и изпълнение на специфични задачи за управление на строителни предприятия. Приложният софтуер включва пакети от приложни програми за различни цели, както и работни програми за потребителя и автоматизираната система за управление като цяло (фиг. 4.2).

Пакетите с приложения са мощни инструменти за информатизация. Те освобождават разработчиците и потребителите на автоматизирани системи за управление от необходимостта да знаят как компютърът изпълнява определени функции и процедури, като по този начин значително улесняват автоматизацията на задачите за управление. Сега има широка гама от налични софтуерни пакети за приложения, които се различават по своите функционалности методи на изпълнение. Те могат да бъдат разделени на две големи групи. Това са пакети с приложения с общо предназначениеи метод - ориентирани пакети.

Пакетите за приложен софтуер с общо предназначение са предназначени за автоматизирано решаване както на отделни проблеми на управлението на производството, така и за разработване на цели подсистеми и автоматизирани системи за управление като цяло. Този клас програми включва текстови и графични редактори, електронни таблици, системи за управление на бази данни (СУБД), интегрирани софтуерни инструменти,Кейс технологии, обвивки на експертни системи и системи с изкуствен интелект.

Редакторите значително опростяват и улесняват организацията на документооборота в строителна организация. Въз основа на тяхната функционалност те могат да бъдат разделени на текстови, графични и издателски системи. Текстообработващите програми са предназначени да обработват текстова информация и обикновено изпълняват следните функции: вмъкване, изтриване, заместване на знаци или текстови фрагменти; проверка на правописа; проектиране на текстов документ с различни шрифтове; форматиране на текст; изготвяне на съдържание, разбиване на текст на страници; търсене и замяна на думи и изрази; включване в текста

илюстрации; печат на текстове; запис текстови документикъм машинни медии.

При работа с операционни системи Windows, Windows 95, Windows NT, OS/2 използват се мощни и удобни текстови процесори Microsoft Word, Word Perfect . Има редактори за подготовка на прости текстови документи ChiWriter, MultiEdit, Word Pro, Just Write, Lexicon и др.

Графичните редактори са предназначени за обработка на графични документи, включително диаграми, илюстрации, чертежи и таблици. Можете да контролирате размера на формите и шрифтовете, да местите форми и букви и да създавате всякакви изображения. Сред най-известните графични редактори можем да подчертаем Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, Corel Draw, Photo-Paint, Fractal Design Painter, Fauve Matisse, PC Paintbrush, Boieng Graf, Pictire Man и др.

Издателските системи комбинират възможностите на текстови и графични редактори и имат разширени възможности за форматиране на страници с графични материали и последващ печат. Тези системи са съсредоточени главно върху използване в публикуването и се наричат ​​системи за оформление. Такива системи включват продукти PageMaker на Adobe и Ventura Publisher на Corel.

Табличните процесори се използват за обработка на документи за управление, които са таблици. Всички данни в таблицата се съхраняват в клетки, разположени в пресечната точка на колони и редове. Клетките могат да съхраняват числа, символни данни, формули и обяснителни текстове. Формулите определят зависимостта на стойностите на някои клетки от съдържанието на други клетки. Промяната на съдържанието на клетка води до промяна на стойностите в клетките, които зависят от нея.

Съвременните процесори за електронни таблици поддържат триизмерни таблици, позволяват ви да създавате свои собствени входни и изходни форми, да включвате картини в таблици, да използвате инструменти за автоматизация като макрокоманди, да работите в режим на база данни и т.н. Най-популярните електронни таблици с право включват софтуерни продукти Microsoft Excel (за Windows), Lotus 1-2-3 и Quattro Pro (за DOS и Windows) и др.

Една от най-важните задачи на софтуерната и математическа поддръжка на автоматизирани системи за управление е организацията на работа с бази данни. Базата данни се разбира като колекция от специално организирани набори от данни, съхранявани на диск. Управлението на база данни включва въвеждане на данни, коригиране на данни и манипулиране на данни, т.е. добавяне, изтриване, извличане, актуализиране, сортиране на записи, генериране на отчети и др. Най-простите системи за управление на бази данни ви позволяват да обработвате един масив от информация на компютър. Сред такива системи са известни PC-файл, Reflex, Q&A.

По-сложните системи за управление на бази данни поддържат множество набори от информация и връзки между тях, т.е. те могат да се използват за задачи, които включват много различни видовеобекти, свързани помежду си чрез различни връзки. Обикновено тези системи включват инструменти за програмиране, но много от тях са подходящи и за интерактивна употреба. Типични представители на такива системи са Microsoft Access, Microsoft FoxPro, Paradox, Clarion и др.

За създаване на многопотребителски автоматизирани системи за управление се използват системи за управление на бази данни клиент-сървър. При тях самата база данни се намира на мощен компютър - сървър, който получава от програми, работещи на други компютри - клиенти, искания за получаване на определена информация от базата данни или извършване на определени манипулации с данни. Тези заявки обикновено се правят с помощта на структуриран език за заявки SQL (Език за структурирани заявки).

Като правило сървърният компютър работи с операционни системи като Windows NT или UNIX , а този компютър може да не е IBM PC съвместим. И могат да се създават клиентски приложения за DOS, Windows и много други операционни системи. Следните системи за управление на бази данни се използват в многопотребителски автоматизирани системи за управление:

Oracle, Microsoft SQL, Progress, Sybase SQL Server, Informix и др.

Специално място сред приложните софтуерни пакети заемат интегрираните софтуерни системи за обработка на информация, които комбинират функционално различни програми в един пакет.

граматични компоненти с общо предназначение. Съвременните интегрирани софтуерни инструменти могат да включват: текстов редактор, електронна таблица, графичен редактор, система за управление на база данни и комуникационен модул. Като допълнителни модули интегрираният пакет може да включва компоненти като система за експорт-импорт на файлове, калкулатор, календар и системи за програмиране.

Най-типичните и добре познати пакети на такава организация са Wicrosoft Works, Alphaworks, Framework, Symphony, Smartware II, чиито основни функционални характеристики са дадени в обобщената таблица. 1.

Маса 1. Функционалност на интегрирани пакети

Информационната комуникация между компонентите се осигурява чрез унифицирани формати за представяне на различни данни. Интегрирането на различни компоненти в една система предоставя на разработчиците и потребителите на автоматизирани системи за управление безспорни предимства в интерфейса, но неизбежно губи по отношение на повишените изисквания за RAM.

CASE технологии се използват при създаване на големи или уникални проекти за автоматизация на управлението на строителството, които обикновено изискват колективно изпълнение на проект за информатизация, в който участват строителни специалисти, системни анализатори, дизайнери и програмисти. Под CASE технология се разбира като набор от инструменти за разработване на автоматизирани системи за управление, включително методология за анализ на предметната област, проектиране, програмиране и експлоатация на автоматизирана система за управление.

Инструменти CASE технологии прилагани на всички етапи жизнен цикъл ACS (от анализ и проектиране до внедряване и поддръжка), значително опростяващо решението на възникващи проблеми. CASE технологии ви позволяват да отделите дизайна на автоматизирана система за управление от действителното програмиране и отстраняване на грешки. Разработчиците на ICS се занимават с дизайн на по-високо ниво, без да се разсейват от детайли. Този подход елиминира грешките още на етапа на анализ и проектиране, което прави възможно изготвянето на по-качествен софтуер и математически софтуер за автоматизирани системи за управление. Например, CASE технологии дават възможност за оптимизиране на модели на организационни и управленски структури на строителните предприятия. В повечето случаи използването CASE технологии е придружено от радикална трансформация на дейността на строително предприятие, насочена към оптимално изпълнение на конкретен строителен проект.

Колективната работа по проект на автоматизирана система за управление включва обмен на информация, наблюдение на изпълнението на задачите, проследяване на промени и версии, планиране, взаимодействие и управление. Основата за изпълнението на такива функции е общата база данни на проекта, наречена хранилище. Хранилището е критичен компонент на инструментариума CASE технологии и служи като източник на информация, необходима за автоматизиране на изграждането на автоматизирана система за управление. Освен това, CASE продукти базирани на хранилището позволяват на разработчиците да използват други инструменти, като например пакети за бързо разработване на програми, когато създават автоматизирани системи за управление.

Понастоящем CASE технологии са едно от най-мощните и ефективни средства за информатизация, въпреки доста високата си цена и продължително обучение, както и необходимостта от радикална реорганизация

Фигура 2

целият процес на създаване на автоматизирана система за управление. Сред CASE технологиите, които са намерили най-голямо приложение, можем да подчертаем : Workbench за разработка на приложениякомпании Knowledge Ware, BPwin (Logic Works), CDEZ Tods, (Oracle), Clear Case (Alria Software), Composer (Texas Instrument), Discover Development Information System (Software Emancipation Technology).

Един от обещаващи посокиавтоматизирано разработване на управленски решения е използването на експертни системи. Същността му се състои в прехода от строго формализирани алгоритми, които предписват как да се реши този или онзи проблем на управлението, към логическо програмиране, което посочва какво трябва да бъде решено въз основа на знанията, натрупани от специалисти в предметните области. Повечето съвременни експертни системи включват следните пет основни компонента (фиг. 2): база данни, система за изводи, специални подсистеми за придобиване на знания и обяснение и потребителски интерфейс. Базата от знания в експертните системи е централна и се основава на факти и правила. Фактите записват количествени и качествени показатели на явления и процеси. Правилата описват -

Съществуват връзки между фактите, обикновено под формата на логически условия, свързващи причини и следствия.

Базата знания се създава и поддържа от инженер на база знания (донякъде подобен на администратор на база данни). Придобиването на знания се осъществява в тесен контакт с експерти от приложната област. В същото време знанията на експерта се превеждат от неговия професионален език на езика на правилата и стратегиите. За разлика от база данни, която съдържа статични връзки между записни полета, записи и файлове, базата знания непрекъснато се актуализира динамично, за да отразява препоръките на съответните експерти. С нарастването на обема базата данни — както основата за вземане на решения, така и самите решения подлежат на промяна.

Използването на експертни системи в строителството е най-ефективно при решаване на проблемите на целевото планиране и прогнозиране, както и при управлението на работния процес. Като средство за внедряване на експертни системи на компютър, подходящи езикови инструменти и софтуерни обвивки. Сред езиците за програмиране, с помощта на които се създава вътрешен език за представяне на знания, можем да разграничим езиците с общо предназначение ( Forth, Pascal, Lisp и др.), производство ( OPSS, Ренде, LOOPS и т.н.), логически ( Prolog, Loglisp и др.). От най-известните черупки трябва да се отбележи GURU, Xi Plus, OP55+, Личен консултант, Консултативна среда за експертна системаи т.н .

Пакетите с ориентирани към методите приложения се различават от пакетите с общо предназначение по това, че имат по-тесен фокус и са предназначени да решават проблем в конкретна функционална област. Всеки от тях, като правило, се основава на един или друг математически метод, например: линейно програмиране, динамично програмиране, математическа статистика, мрежово планиране и управление, теория на опашките, стохастично програмиране и др. Изключение правят софтуерните пакети Mathematica от Wolfram Research sh, Mathcad от Mathsoft, Maple от Waterloo Maple Software и други, използващи математически методи с общо предназначение.

За строителните предприятия от групата на приложните софтуерни пакети, ориентирани към методите, особено си струва да се подчертаят информационните софтуерни системи за управление на проекти:

Microsoft Project, Time Line, Prima Vera и други, които се основават на методи мрежово планиранеи управление. Тяхното използване позволява решаването на важни задачи за планиране на строителното производство на фундаментално по-високо ниво на качество.

Сред групата на статистическите програми с общо предназначение най-известните са автоматизирани системистатистическа обработка на данни: SPSS, Statistica, Stadia . От статистическите специализирани софтуерни продуктиможете да отбележите Forecast PRO от Business Forecast Systems , както и вътрешния пакет Eurist на Центъра за статистически изследвания. Приложните софтуерни пакети за статистика се използват широко в строителството, при решаване на проблеми с управлението на качеството и в инженерните изчисления.

Графичните софтуерни системи са проектирани да показват на екран, принтер или плотер графики на функции (посочени в таблична или аналитична форма), линии на нивото на повърхността, диаграми на разсейване и др. Сред тези приложни софтуерни пакети най-известните са Grapher, Surfer, Harvard Graphics и т.н. Висококачествени научни и инженерни графики могат да бъдат получени и с помощта на математически софтуерен пакет с общо предназначение като Mathematica.

Вторият компонент на приложния софтуер,— работните програми на потребителя и автоматизираната система за управление като цяло. Може да се раздели на три групи софтуерни системи: проблемно ориентирани, за глобални компютърни мрежи и за организиране на изчислителния процес. Проблемно-ориентираните пакети представляват най-широкия клас приложен софтуер за ACS. На практика няма предметна област, за която да няма поне един такъв софтуерен инструментариум. От цялото многообразие на проблемно-ориентирания софтуер ще отделим две групи: а) предназначени за комплексна автоматизация на управленски функции в предприятията; б) пакети от приложения

програми по предметни области.

Разработени са всеобхватни софтуерни интегрирани приложения за автоматизиране на цялата дейност на големи или средни предприятия. При създаването им се обръща специално внимание на следните изисквания: а) неизменност по отношение на профила на предприятието; б) като се вземе предвид максималния възможен брой параметри, които ви позволяват да персонализирате комплекса към специфичните характеристики на икономическите, финансовите и производствени дейностиорганизация на потребителите; в) ясно разграничение между оперативното управление и счетоводните задачи с пълното им интегриране на ниво единна база данни; г) покриване на цялата гама стандартни производствено-икономически функции; д) поддържане на единен потребителски интерфейс; е) предоставяне на възможности за развитие на системата от самите потребители и др.

Трябва да се отбележи, че въпреки доста високата цена на повечето сложни проблемно-ориентирани софтуерни системи, те все повече се използват в местната и чуждестранната практика на информатизация на производството. Има редица многофункционални софтуерни продукти от този клас: R/3 (SAP), Oracle, Mac-Ras Open (A. Andersen ) и др. От руските комплексни софтуерни системи от най-висок ценови клас трябва да се отбележи интегрираният многопотребителски мрежов софтуерен комплекс "Галактика", разработен от корпорация "Галактика", която включва АО "Нов Атлант" (Москва) и NTO "Top Soft" (Минск), CJSC GalaxySPB (Санкт Петербург) и др.

Много важно направление в развитието на софтуерната индустрия е и създаването на приложни софтуерни пакети за различни предметни области: проектиране, разработване на разчетна документация, счетоводство, управление на персонала, финансово управление, правни системи и др.

Например, компютърна система за проектиране се използва за извършване на проектантска работа AutoCad от AutoDesk , свързани с малки и средни клас системи. AutoCad е разширяем софтуер

означава. Има много добавки за него, направени от други компании, които предоставят различни специални функциив рамките на AutoCad . При проектиране на комплекс строителни проектиПрепоръчително е да се използват по-мощни автоматизирани системи за проектиране като:

EVCLID, UNIGRAPHICS, CIMATRON и др.

Има редица домашни системи за компютърно проектиране, които ви позволяват да разработвате чертежи в пълно съответствие с изискванията на ESKD ( единна система проектна документация) и да вземе предвид характеристиките на вътрешните стандарти. Те се отличават от съответните чуждестранни софтуерни пакети със значително по-ниски изисквания към техническите средства на автоматизираните системи за управление, което може значително да намали разходите за автоматизация на проектирането. Най-широко използваният от домашните системи за автоматизация на проектирането е интегрираният софтуерен пакет "Компас", който е разработен за операционни системи DOS и Windows.

Има и редица възможности за изготвяне на строителни оценки. софтуерни системи. Някои от пакетите със софтуерни приложения, като AVERS (автоматизирана поддръжка и изчисляване на оценки) и BARS (голяма автоматизация на изчисляване на оценки), работят под контрола на DOS . Други, като софтуер за оценка на строителството WinCMera , подготвени за системата Windows . Повечето софтуери за изготвяне на прогнозни материали, независимо от използваната операционна платформа, включват обширни регулаторни рамки, съдържащ ценови етикети за материали, монтаж и компоненти, единични цени, съвкупни цени и други стандарти, които могат да бъдат допълвани.

Пакетите от приложения за счетоводство и финансови отчети в по-голямата част от случаите са местни разработки. Това се дължи на несъвместимостта на местното счетоводство с чуждестранното. В момента има обширна група от приложни софтуерни пакети за счетоводство. Някои от тези програми автоматизират само определени области на счетоводството. Например ТРЗ, отчитане на материално-техническата продукция в складове и съоръжения и др. Други са тясно интегрирани в автоматизираните системи на предприятието и изпълняват всички счетоводни задачи и някои други, пряко свързани с тях.

За фирми с малък брой бизнес транзакции обикновено се използват прости и евтини счетоводни програми за поддържане на книга на бизнес транзакции, финансови отчети и баланси. По правило в този клас програми има и софтуерни модули за изчисляване на заплати, отчитане на материали и дълготрайни активи, печат на банкови документи и др. Примери за такива системи са: "1 (^Счетоводство”, Инфо-счетоводител на фирма Informatic, Турбо-счетоводител на фирма DIC, “Бест” на фирма Интелект-сервиз и др.

В много организации, включително строителни предприятия, най-широко използваната софтуерна система е "1C: Счетоводство", разработена за DOS и Windows , и като мрежова поддръжка. Тази програма съчетава добра функционалност, лекота на използване, ниска цена и значителна гъвкавост. Може да се адаптира без участието на разработчици към спецификата на счетоводството в предприятието, промените в законодателството и счетоводните правила. Програмата Info-Accountant от Informatik също стана широко разпространена, която, въпреки че има малко по-малка гъвкавост в сравнение с пакета 1C: Accounting, съдържа повече вградени възможности за решаване на конкретни проблеми.

За предприятия с голям обем бизнес транзакции са необходими по-разширени счетоводни възможности, включително, в допълнение към складовото счетоводство, управленско счетоводство, както и контрол върху изпълнението на договорите, финансов анализ на дейността на предприятието и др. В този случай , най-препоръчително е да се използват по-мощни и следователно по-скъпи системи за автоматизация на счетоводството. От средния ценови клас счетоводни софтуерни пакети се използват: Парус, Инфософт, Инфин, Атлант-Информ, КомТех+ и редица други системи.

Има и трета група счетоводни софтуерни пакети, предназначени за използване в големи предприятия. Тези пакети обикновено се интегрират в сложни системи за автоматизация на предприятието. Повечето от тях работят с операционна система Windows и е предназначен за използване в локални мрежи. Пример за такава софтуерна система за автоматизация на счетоводството е PPP BU "Office", който съчетава продукти от 1C и Microsoft , което позволява не само да се автоматизират функциите на счетоводител, но и да се организира цялата офис работа на компанията под формата на „електронен офис“. Друг пример за интегриране на счетоводни задачи в сложни автоматизирани системи за управление за големи предприятия е взаимодействието на административни контролни вериги, оперативно управление, управление на производството, счетоводство в автоматизирана система за управление Галактика.

В допълнение към чисто счетоводните софтуерни пакети, съществува набор от софтуерни системи за финансов анализ и планиране на предприятието. Тези инструменти са необходими предимно на инвеститорите и финансовите мениджъри на кампании. Най-известните програми за анализ на финансовото състояние на предприятието са: EDIP от компанията CenterInvest-Soft, "Alt-Finance" от компанията Alt и "Финансов анализ" от компанията Infosoft. За анализ на инвестиционни проекти са разработени следните пакети: "Alt-Invest" от компанията Alt, FOCCAL - УНИ Фирма ЦентърИнвестСофт,Експерт по проекти от PRO - Invest Consulting , и универсални програми"Инвеститор" на фирма INEC.

За работа с огромни обеми от постоянно актуализирана законодателна и регулаторна информация има софтуерни пакети за юридически помощни системи. Примери за такива програми включват Guarantor, Codex, Consultant-Plus и др.

За да осигурите удобен и надежден достъп при решаване на проблеми с автоматизирана система за управление до географски разпределени мрежови ресурси и бази данни, прехвърлете електронна поща, поведение, ръководене

телеконференция, като е необходимо да се гарантира поверителността на предаваната информация компютърни мрежии свързани софтуерни инструменти. За изпълнението на тези и някои други задачи има набор от стандартни пакети за глобални мрежови приложенияинтернет , представляващи: средства за достъп и навигация Netscape Navigator, Microsoft Internet, Explorer ; електронна пощаЮдора и др.

Да осигури организацията на администрирането на изчислителния процес в локални и глобални компютърни мрежи в повече от 50% системи на света използва приложните софтуерни пакети на компанията Bay Networks (САЩ). Тези пакети управляват администриране на данни, комутатори, хъбове, рутери, график за съобщения.

Наличният към момента системен и приложен софтуер в повечето случаи е достатъчен за разработването и функционирането на основните задачи на автоматизираната система за управление. Някои първоначални проблеми обаче не винаги могат да бъдат разрешени със съществуващи приложни софтуерни продукти или с тяхното използване. Резултатите се получават във вид, който не удовлетворява потребителя на автоматизираната система за управление. В този случай с помощта на системи за програмиране или алгоритмични езици се разработва оригинален софтуер и математическа поддръжка за решаване както на отделни проблеми, така и на подсистеми, а в някои случаи и на цялата автоматизирана система за управление като цяло.

6.1Математически софтуерМатематическата поддръжка на ACS се разбира като набор от различни математически методи, модели, алгоритми и софтуерни пакети, които осигуряват функционирането на ACS в съответствие с предназначението му. Терминът софтуер за автоматизирани системи за управление се отнася до математическия, лингвистичния и софтуера на автоматизираните системи за управление. Характеристика на софтуера на автоматизираната система за управление е: -увеличаване на относителната цена на софтуера в сравнение с комплекса от технически средства (CTS) на системата за автоматично управление; -разумна типизация (унификация) на приложния софтуер; - широко приложение PPP, стандартни обвивки и др.

Математическа поддръжка на автоматизирани системи за управление Математическата поддръжка (MS) може да бъде разделена на три части: компютърен софтуер (или вътрешен); специален математически софтуер (или външен); софтуертелеобработка на данни Вътрешната МО включва операционни системи (MS DOS), системи за програмиране и тестове (програми за проверка на правилната работа на компютърни устройства),

ACS софтуер Операционна система (ОС) - набор от програми, които контролират процеса на решаване на проблеми. Оптимално зареждане на всички компютърни възли и външни устройствае основната задача на ОС. ОС включва редица програми, основните от които са: диспечер, супервизор и помощни програми. Dispatcher е програма, която осигурява определен режим на работа на компютъра. Supervisor е програма, която осигурява работата, зададена на машината от човешки оператор в рамките на режима, установен за нея. Помощните програми включват програми за въвеждане на изходни данни; програми за редактиране и показване на резултати; програми за комуникация между ОС и човек-оператор и др. ОС се отличават с предназначениена: общо за решение широк обхватзадачи и проблемни такива. В зависимост от организацията на решаване на проблеми на компютъра се разграничават следните режими на работа на ОС: индивидуален, пакетен, мултипрограмиране, споделяне на време.

В индивидуален режим компютърът е постоянно или временно на разположение на един потребител. Пакетна обработкапредполага, че потребителят няма директен достъп до компютъра. Подготвените от него задачи под формата на програми и изходни данни се зареждат от оператора в компютъра и се решават на пакети. Мултипрограмирането включва способността за едновременно решаване на няколко задачи с помощта на различни програми, като се вземе предвид приоритетът. В този случай във всеки момент се решава по една задача. Ако при решаването на дадена задача се наложи да се реши друга с по-висок приоритет, тогава решаването на задачата се прекъсва, решава се втората задача, след решаването й продължава да се решава първата от мястото, където настъпило спиране и др. Режимът за споделяне на време включва решаване на няколко задачи едновременно.

ACS софтуер. Основните цели на ОС са: повишаване на производителността на компютърните системи (CS) чрез обработка на непрекъснат входен поток от задачи и споделянересурси на самолета чрез едновременно изпълнение на задачи в ОП (мултипрограмиращ ефект); планиране на самолети в съответствие с приоритетите на отделните задачи, поддържане на записи и наблюдение на използването на ресурсите; Предоставяне на програмисти с инструменти за разработване и отстраняване на грешки в програми; осигуряване на оператора със средства за управление на самолета.

ACS софтуер Системата за програмиране е предназначена за автоматизиране на процеса на програмиране на задачи, съдържа преводачи на алгоритмични езици от различни нива и видове и сервизни програми. Система комунални услуги(тестове) е предназначен да следи правилното функциониране на самолета, да открива неизправности и да анализира видовете и причините за неизправностите. Специалните (външни) MO включват PPP, програми за специфични задачи на автоматизирани системи за управление и програма за диспечиране на системата. PPP са функционално завършени софтуерни пакети, насочени към решаване на определен клас проблеми.

Математическа поддръжка на автоматизирани системи за управление Програмите за специфични задачи на автоматизираните системи за управление могат да бъдат разделени на 3 класа: програми, общи за всички отрасли (промишленост, транспорт, търговия и др.); програми, общи за предприятията от авиационната индустрия; специфични за всяко предприятие програми (АРЗ, авиационно производствено обединение и др.). Задачите от клас 1 включват следните задачи: (ведомост за заплати, счетоводство на персонала, счетоводство на материални запаси и др.). Вторият включва задачи за диспечерски контрол (изчисляване на режимите на работа на оборудването, изчисляване на мощността на превозното средство и др.). Третият включва специфични задачи за ремонт на самолети (производство на резервни части по време на ремонт, подготовка на самолети за полети и др.). Голям брой програми с различно предназначение и значение изискват организирането им в цялата система, като това става с помощта на системна диспечерска програма.

MO е изграден на базата на въвеждане на алгоритми в класове проблеми и обединяване на методи за решаване на свързани проблеми. Този подход позволява да се намалят разходите за машинно обучение, както и да се създадат унифицирани модели за решаване на различни класове проблеми. Първият клас задачи включва първични счетоводни задачи (масови) (повтаряемост на сетълменти с абонати - милиони годишно, изчисления на заплати - стотици хиляди годишно и др.). Примери за първични счетоводни задачи: дневно, десетдневно, месечно и годишно отчитане на получаването и разхода на ГСМ по авиокомпании, звена и др.; дневни, седмични, месечни летателни часове на ВС; отчитане и анализ на повреди на авиационна техника; отчитане на движението и наличностите на материални ценности и др.

Първичното счетоводство ви позволява да натрупате голямо количество информация по пътя, последващото обобщаване на която ще ви позволи да получите пълни статистически данни, необходими за вземане на решения. Тези задачи образуват клас от счетоводни и статистически задачи, които включват и задачи за нормативно планиране. Математическата характеристика на тези задачи е голям брой логически операции с малко количество прости математически операции. Сред задачите на този клас можем да отбележим: изготвяне на всички форми на статистическа и счетоводна отчетност; изчисляване на себестойността на продукта; изчисления на изискванията за горива и смазочни материали и др. Голяма група от изброените са счетоводни задачи, характеризиращи се с голям брой събиране, изваждане, логически операции (сортиране, групиране, сравнение) и формиране на таблици по зададена форма. ACS софтуер

Математическото моделиране се използва широко в три фундаментално различни класа проблеми: сложни неекстремални изчисления, прогнозиране и оптимизация. В автоматизираната система за управление човек запазва функциите за вземане на решения въз основа на данните, издадени от автоматизираната система за управление, пряко наблюдение на контролирания процес (обект) (контрол), разработване и установяване на решаващи правила (критерии, стандарти, гранични нива на контролираните количества), усъвършенстване на управлението и неговите форми, анализ на резултатите от компютърната работа и подготовка на мерки за подобряване на работата на системата.

6.3 Езиците за програмиране за описване на задачи в автоматизираните системи за управление са езици на високо ниво (т.е. немашинни езици), които са се превърнали във вид свързващ мост между хората и машинния език на компютъра. Езиците от високо ниво работят чрез програми за превод, които въвеждат „изходен код“ (хибрид от английски думи и математически изрази, които се четат от машина) и в крайна сметка карат компютъра да изпълнява съответните команди, които са дадени на машинен език. Има два основни типа компилатори: интерпретатори, които сканират и проверяват изходния код в една стъпка, и компилатори, които сканират изходния код, за да създадат програмен текст на машинен език, който след това се изпълнява отделно. Интерпретатори Едно често цитирано предимство на реализацията на интерпретатора е че позволява „директен режим“. Директният режим ви позволява да зададете на компютъра проблем като PRINT *3/2.1 и ви връща отговора веднага щом натиснете ENTER (това ви позволява да използвате компютър за $3000 като калкулатор за $10). Освен това интерпретаторите имат специални атрибути, които улесняват отстраняването на грешки. Можете например да прекъснете обработката на програма за интерпретатор, да покажете съдържанието на определени променливи, да прегледате програмата и след това да продължите изпълнението Компилаторът е езиков преводач от текст към машина, който чете изходния текст. Той го оценява според синтактичната структура на езика и го превежда на машинен език. С други думи, компилаторът не изпълнява програми, той ги изгражда. Интерпретаторите не могат да бъдат отделени от програмите, които изпълняват; компилаторите си вършат работата и напускат сцената. Когато работите с компилиран език като Turbo BASIC, ще откриете, че е необходимо да мислите за вашите програми по отношение на две основни фази от техния живот: период на компилиране и период на изпълнение.

2. КЛАСИФИКАЦИЯ НА ЕЗИЦИТЕ ЗА ПРОГРАМИРАНЕ 2.1. Машинно-ориентираните езици Машинно-ориентираните езици са езици, чиито набори от оператори и визуални средства значително зависят от характеристиките на компютъра (вътрешен език, структура на паметта и др.). Машинно-ориентираните езици ви позволяват да използвате всички възможности и функции на машинно-зависимите езици: - високо качествосъздадени програми (компактност и бързина на изпълнение); - възможност за използване на специфични хардуерни ресурси; - предсказуемост на обектния код и порядъка на паметта; - за компилиране ефективни програминеобходимо е да се познава командната система и характеристиките на работа на този компютър; - трудоемкият процес на писане на програми (особено на машинни езици и JSC), който е слабо защитен от грешки; - ниска скорост на програмиране; - невъзможността за директно използване на програми, компилирани на тези езици, на други видове компютри.

Машинно-ориентираните езици се разделят на класове според степента на автоматично програмиране: Машинен език Компютърът има свой собствен специфичен машинен език (наричан по-долу ML), той е предписан да изпълнява определени операции върху операндите, които дефинират, следователно ML е команден език. Въпреки това, някои семейства компютри (например ES Computers, IBM/370/ и др.) имат един ME за компютри с различна мощност. Командата на който и да е от тях предоставя информация за местоположението на операндите и вида на изпълняваната операция. Езиците за символно кодиране (наричани по-нататък SCL), също като ML, са командни езици. Въпреки това кодовете на операциите и адресите в машинните инструкции, които са последователност от двоични (във вътрешния код) или осмични (често използвани при писане на програми) цифри, се заменят в YSC със символи (идентификатори), чиято писмена форма помага на програмиста по-лесно запомня семантичното съдържание на операцията. Това гарантира значително намаляване на броя на грешките при композиране на програми за автоматично кодиране. Има и езици, които включват всички възможности на YSC, чрез разширеното въвеждане на макро команди - те се наричат ​​Autocodes. Разработените автокодове се наричат ​​асемблери. Сервизни програмии т.н., като правило, се компилират в езици като Асемблерен макрос Език, който е средство за замяна на последователност от символи, описващи изпълнението на необходимите компютърни действия, в по-компресирана форма - наречена Макро (инструмент за заместване). По принцип макросът е предназначен да съкрати първоначалния запис на програмата. Софтуерният компонент, който позволява макросите да функционират, се нарича макропроцесор.

2.2. Машинно независими езици Машинно независимите езици са средство за описване на алгоритми за решаване на проблеми и информация, която трябва да се обработва. Те са удобни за използване от широк кръг потребители и не изискват от тях да познават спецификата на организиране на функционирането на компютри и самолети. Такива езици се наричат ​​езици за програмиране на високо ниво. Програмите, компилирани на такива езици, са поредици от изрази, структурирани според правилата за преглед на езика (задачи, сегменти, блокове и т.н.). Езиковите оператори описват действията, които системата трябва да извърши след превод на програмата в ML. Програмистът успя да не опише подробно изчислителния процес на ниво машинни инструкции, а да се съсредоточи върху основните характеристики на проблемно-ориентираните езици С разширяването на областите на приложение на компютърната технология, необходимостта възникна, за да формализира представянето на формулирането и решението на нови класове проблеми. Беше необходимо да се създадат езици за програмиране, които, използвайки нотации и терминология в тази област, биха позволили да се опишат необходимите алгоритми за решаване на възложените проблеми; те станаха проблемно-ориентирани езици. Тези езици са ориентирани към решения определени проблеми, трябва да предостави на програмиста средства за кратко и ясно формулиране на проблема и получаване на резултати в необходимата форма. Има много проблемни езици, например: Fortran, Algol - езици, създадени за решаване на математически проблеми; Simula, Slang - за моделиране; Lisp, Snoball - за работа със списъчни структури.

Универсални езици Универсалните езици са създадени за широк спектър от задачи: търговски, научни, моделиране и др. Първият универсален език е разработен от IBM, който става Pl/1 в последователността от езици. Вторият най-мощен универсален език се нарича ALGOL-68. Позволява ви да работите със знаци, цифри, числа с фиксирана и плаваща запетая. PL/1 има развита система от оператори за управление на формати, за работа с полета с променлива дължина, с данни, организирани в сложни структури, и за ефективно използване на комуникационните канали. Езикът взема предвид възможностите за прекъсване, включени в много машини, и има подходящи оператори. Осигурена е възможност за паралелно изпълнение на програмни секции. Програмите в Pl/1 се компилират с помощта на автоматични процедури. Езикът използва много функции на Fortran, Algol и Cobol. Въпреки това, той позволява не само динамично, но и управлявано и статистическо разпределение на паметта Разговорни езици Появата на нови технически възможностипостави задачата на системните програмисти да създадат софтуер, който осигурява бързо взаимодействие между човек и компютър, те бяха наречени интерактивни езици. Тази работа се проведе в две посоки. Бяха създадени специални контролни езици, за да осигурят оперативно въздействие върху изпълнението на задачи, които бяха компилирани на всички преди това неразработени (недиалогови) езици. Бяха разработени и езици, които в допълнение към целите на управлението биха предоставили описание на алгоритми за решаване на проблеми.

Необходимостта от осигуряване на бързо взаимодействие с потребителя изисква съхраняване на копие на изходната програма в паметта на компютъра дори след получаване на обектната програма в машинен код. Когато правите промени в програма с помощта на интерактивен език, системата за програмиране, използвайки специални таблици, установява връзката между структурите на изходните и обектните програми. Това ви позволява да направите необходимите редакционни промени в обектната програма. Един пример за разговорни езици е BASIC. BASIC използва нотация, подобна на обикновените математически изрази. Много оператори са опростени версии на операторите Fortran. Следователно този език ви позволява да решавате доста широк спектър от проблеми. Непроцедурните езици съставляват група от езици, които описват организацията на данните, обработвани с помощта на фиксирани алгоритми (таблични езици и генератори на отчети) и. езици за комуникация с операционни системи. Позволявайки ви ясно да опишете както задачата, така и действията, необходими за решаването й, таблиците с решения позволяват ясно да определите какви условия трябва да бъдат изпълнени, преди да преминете към каквото и да е действие. Една таблица с решения, описваща определена ситуация, съдържа всички възможни блокови диаграми на реализации на алгоритми за решение. Табличните методи се овладяват лесно от специалисти от всяка професия. Програмите, написани на табличен език, описват удобно сложни ситуации, които възникват по време на системния анализ.

Тази статия предлага на нашите читатели преглед на най-популярните математически системи, представени на руски пазарсофтуер.

Напоследък сред широки кръгове потребители на компютри от различни класове терминът „компютърна математика“ стана доста популярен и широко използван. Тази концепциявключва набор както от теоретични и методически инструменти, така и от модерен софтуер и хардуер, които позволяват извършването на всички математически изчисления с висока степен на точност и производителност, както и изграждането на сложни вериги изчислителни алгоритмис широки възможности за визуализиране на процеси и данни при тяхната обработка.

Търсенето на универсални и специализирани софтуерни пакети за решаване на различни приложни задачи доведе до появата на компютърни математически системи на пазара на софтуерни продукти, които бързо станаха популярни. В момента има редица големи компании на пазара на съвременни математически системи: Macsyma, Inc., Waterloo Maple Software, Inc., Wolfram Research, Inc., MathWorks, Inc., MathSoft, Inc., SciFace GmbH и др. Разработката на всяка такава математическа система включва стотици професионалисти от известни университети и големи изследователски центрове, както и висококвалифицирани програмисти и експерти в областта на проектирането на сложни софтуерни системи. В резултат на това имаме много напреднали, гъвкави и в същото време универсални продукти, които включват основни математически концепции и имат богат набор от методи за решаване на общи математически и научно-технически проблеми. Тази статия е посветена на преглед и кратък анализ на подобни софтуерни продукти.

MATLAB

MATLAB е продукт на MathWorks, Inc. (http://www.mathwork.com/), който е език от високо ниво за научни и технически изчисления. Основните области на приложение на MATLAB включват математически изчисления, разработка на алгоритми, моделиране, анализ на данни и визуализация, научна и инженерна графика и разработка на приложения, включително графични потребителски интерфейси. MATLAB решава множество компютърни задачи- от събиране и анализ на данни до разработване на готови приложения. Средата MATLAB съчетава математически изчисления, визуализация и мощен технически език. Вградените универсални интерфейси улесняват работата с външни източници на информация, както и интегрирането с процедури, написани на езици от високо ниво (C, C++, Java и др.). Мултиплатформената природа на MATLAB го направи един от най-широко използваните продукти - той се превърна в де факто стандарт за технически изчисления в световен мащаб. MATLAB има широк спектър от приложения, включително цифрова обработка на сигнали и изображения, проектиране на системи за управление, природни науки, финанси, икономика, уреди и др. Цена - 2940$

Клен

Този продукт е от Waterloo Maple Software, Inc. (http://www.maplesoft.com/) често се нарича символна изчислителна система или система за компютърна алгебра. Maple ви позволява да извършвате както числени, така и аналитични изчисления с възможност за редактиране на текст и формули в работния лист. С формули, представени в печатен формат, зашеметяваща 2D и 3D графика и анимация, Maple е едновременно научна мощ графичен редактор. Неговият прост и ефективен език за интерпретатор, отворена архитектура и възможност за конвертиране на Maple кодове в C кодове го правят много ефективен инструмент за създаване на нови алгоритми. С интуитивен интерфейс, прости правиларабота и широка функционалност, този продукт вече е спечелил популярност сред руските математици и инженери. Цена на Maple 7 - 1695$

Mathematica

Mathematica - Wolfram Research, Inc. (http://www.wolfram.com/) има изключително широк набор от инструменти, които превеждат сложни математически алгоритми в програми. Всъщност всички алгоритми, съдържащи се в курса по висша математика в техническия университет, се съхраняват в паметта компютърна система Mathematica. В някои страни (например САЩ) системата за висше образование е тясно свързана с този продукт. Огромно предимство на Mathematica е, че нейните оператори и начини за писане на алгоритми са прости и естествени. Mathematica разполага с мощен графичен пакет, който може да се използва за графиране на много сложни функции на една и две променливи. Основното предимство на Mathmatica, което я прави безспорен лидер сред другите системи от високо ниво, е, че тази система вече е широко разпространена в целия свят, покривайки огромни области на приложение в научните и инженерните изследвания, както и в областта на образование. Цена - 1460$

Максима

Macsyma от Macsyma, Inc. (http://www.macsyma.com/) е една от първите математически програми, които работят със символна математика. Силни страни Macsyma е разработен апарат за линейна алгебра и диференциални уравнения. Системата е насочена към приложни изчисления и не е предназначена за теоретични изследвания в областта на математиката. В тази връзка програмата не съдържа или има намалени раздели, свързани с теоретични методи (теория на числата, теория на групите и др.). Може би основното предимство на Macsyma пред други математически пакети с общо предназначение е, че потребителят може да решава аналитично и числено голям брой различни типове частични диференциални уравнения. Macsyma има много удобен за потребителя интерфейс. Работният документ на програмата е научна тетрадка, която съдържа полета за редактиране на текст, команди, формули и графики. Отличителна чертапакетът е съвместим с текстов редактор Майкрософт Уърд. Почти всички команди на Macsyma във файловете на библиотеката се зареждат автоматично; Прозорецът за преглед (браузър) за математически функции също е много удобен. Macsyma генерира FORTRAN и C кодове, включително контролни изрази. Системата работи Intel платформаработещ с операционна система Windows.

MuPAD

В сравнение с други математически пакети, MuPAD - продукт на SciFace GmbH (http://www.sciface.com/) - е сравнително млад продукт, но това не му пречи да им се конкурира уверено. MuPAD е софтуерен пакет за компютърна алгебра, предназначен за решаване на математически задачи с различни нива на сложност. Основните качествени разлики на MuPAD са ниските изисквания към компютърните ресурси, наличието на собствено ядро ​​от символна математика, способността да се развива от самия потребител и мощни инструментивизуализация на решаването на математически задачи. Пакетът поддържа голям набор от математически обекти и алгоритми за широк кръг от проблеми. Работата на потребителя се извършва в прозореца на бележника, който ви позволява да добавяте текст с математически формули, богат текст и изходни решения, включително 2D и 3D графики. За да разработите свои собствени алгоритми и функции, базирани на библиотеката с функции MuPAD, системата предоставя специален език за програмиране, подобен на Pascal, и интерактивен дебъгер стъпка по стъпка. Създадените от потребителите алгоритми могат да се комбинират в отделни библиотеки. Цена на MuPAD 2.0: $700

S-PLUS

S-PLUS е продукт на Insightful Corporation (http://www.insightful.com/), известна преди като подразделение на MathSoft, а сега един от световните лидери в областта на статистическия анализ на данни, визуализация и прогнозиране. S-PLUS е интерактивна компютърна среда, която предоставя пълнофункционален графичен анализ на данни и включва оригинален обектно-ориентиран език. Гъвкавата система S-PLUS може да се използва за проучвателен анализ на данни, статистически анализ и математически изчисления, както и за удобно графично представяне на анализирани данни. Основните предимства на S-PLUS включват ненадмината функционалност, възможност за интерактивен визуален анализ на данни, интуитивен потребителски интерфейс и методи за подготовка на анализирани данни, лекота на използване на най-новите статистически методи, мощни изчислителни възможности, разширяем набор от статистически методи, и гъвкав потребителски интерфейс. Цена - 2865$

КомпютърПрес 12"2001

И така, какво е операционна система на компютър? ОС е най-важният софтуер, който работи на компютър. Той управлява паметта, процесите и целия софтуер и хардуер. Можем да кажем, че ОС е мост между компютър и човек. Защото без операционна система компютърът е безполезен.

Apple Mac OS X

Mac OS е линия от операционни системи, създадени от Apple. Той идва предварително инсталиран на всички нови компютри Macintosh или Mac. Последни версиитази операционна система е известна като OS X. А именно Yosetime(издадена през 2014 г.), Маверикс (2013), планина лъв (2012), лъв(2011) и Покажете Леопард(2009). Има и Mac OS X сървър, който е предназначен да работи на сървъри.

Според обща статистика от StatCounter Global Stats, процентът на потребителите на Mac OS X е 9,5% от пазара на операционни системи към септември 2014 г. Това е много по-ниско от процента Потребители на Windows(почти 90% ). Една от причините за това е, че Apple компютримного скъп.

Linux

Linux е семейство операционни системи с отворен код. Това означава, че те могат да бъдат модифицирани (променени) и разпространявани от всеки по света. Това прави тази операционна система много различна от други като Windows, които могат да бъдат модифицирани и разпространявани само от собственика (Microsoft). Предимствата на Linux са, че е безплатен и има много различни версиида избера от. Всяка версия има своя собствена външен вид, а най-популярните от тях са Ubuntu, МентаИ Fedora.

Linux е кръстен на Линус Торвалдс, който постави основите на Linux през 1991 г.

Според StatCounter Global Stats, процентът на потребителите на Linux е по-малко от 2% от пазара на операционни системи към септември 2014 г. Въпреки това, поради гъвкавостта и лекотата на конфигуриране, повечето сървъри работят на Linux.

Операционни системи за мобилни устройства

Всички операционни системи, за които говорихме по-горе, са предназначени за десктоп и преносими компютри, като лаптоп. Има операционни системи, които са предназначени специално за мобилни устройства, като телефони и MP3 плейъри, например, Apple, iOS, Windows PhoneИ Google Android.На снимката по-долу можете да видите Apple iOS, работещ на iPad.

Разбира се, те не са толкова функционални, колкото компютърните операционни системи, но все пак могат да изпълняват много основни задачи. Например гледане на филми, сърфиране в интернет, стартиране на приложения, игри и т.н.

Това е всичко. Оставете в коментарите каква операционна система използвате и защо ви харесва

Няма да крия, че катализаторът за написването на този пост беше жена, която обичаше да ходи, взета от книгата на В. И. Арнолд. В тази връзка възникна идеята да се разгледа проста математическа задача, чието решение показва, че възможностите на SKA често опират до доста естествена горна граница и за да се получи компактно решение, подходящо за по-нататъшен анализ, е необходимо да си разтегнеш малко мозъка.

1. Система от тригонометрични уравнения

Параметрите a, b, A, B са положителни. Условията се налагат върху корените на уравнението

Къде срещаме такива системи? При изчисляване на кинематиката на затворени връзки с четири пръти, например. Имаше такава затворена четири връзка в моята работа; попаднах на почти същата преди около година, когато се заех да направя „шабашка“ (помогнах на един професор в работата му).

Тогава, през 2003 г., тъкмо се бях запознал със системата на Maple и бях възхитен от възможностите й, естествено поверих тази система на нея. И бях в беда... Нека да видим какво решение предлагат Maple 18 и Mathematica 10 за този проблем днес.

2. Решаване на проблема челно в СКА

Рестартирам; eq01:= a*cos(x) + b*cos(y) = A; eq02:= a*sin(x) - b*sin(y) = B;

И се опитваме да решим

Решаване:= решаване ((eq01, eq02), (x, y));

И получаваме...

Този бъг не се вписваше в онлайн LaTeX, така че трябваше да предоставя екранна снимка. Този резултат се получава поради факта, че формулировката на проблема е твърде обща. Необходимо е да посочим на системата кое решение ни интересува, използвайки условие (3)

Solv:= solve((eq1,eq2, x > 0 и x< Pi, y >0 и y< Pi}, {x, y});

В този случай резултатът изглежда по-добре

Още веднъж се извинявам на читателя за тромавата екранна снимка и отбелязвам, че получихме две решения на системата (1) - (3) и сега все още трябва да разберем кой отговор отговаря на механичния смисъл на проблема (той е там , да), и като се има предвид, че зад a, b, A и B може да има скрити доста значими изрази (независимо от x и y, разбира се), трябва да се почувстваме доста тъжни в този момент.

Mathematica 10 се справя по-добре с тези уравнения в смисъл, че получава крайната форма общо решение, част от който е на екрана

Ако системата бъде допълнена с условие (3), тогава Wolfram ни казва, че Solve[...] няма метод за решение за такъв случай (ще бъда благодарен на читателя за намек по този въпрос, защото мисля, че че аз самият не съм проучил напълно въпроса, но засега ще продължа историята).

Освен това и двата SKA произвеждат безбожен арктангенс в решението, което не винаги е удобно поради различни причини, за които няма да говоря - във всеки случай има различни причини.

Когато покойният ми „шеф“ видя тези решения през 2003 г., той се замисли и каза, че „тези крокодили трябва да бъдат сресани“, което ме накара да се потопя в допълнителни мисли. И отново се въоръжих с лист и молив...

3. СКА + мозък

И така, нека повдигнем на квадрат уравнения (1) и (2) и ги добавим, като преместим всичко, което не зависи от x и y, в дясната страна на уравнението

Left1:= lhs(eq01): left2:= lhs(eq02): right1:= rhs(eq01): right2:= rhs(eq02): eq03:= опростяване(left1^2 + left2^2)= right1^2 + надясно2^2; eq03:= eq03 - (a^2 + b^2); ляво3:= комбиниране(lhs(eq03)); eq03_1:= ляво3 = rhs(eq03);

Използвайки формулата „косинус на сумата“, получаваме ново уравнение

Сега, като го разрешим по отношение на сбора от неизвестни, стигаме до линейното уравнение

Линейното уравнение е линейно и в Африка - след като намерим едно неизвестно, получаваме друго. Нека се справим с друго неизвестно, като елиминираме x от едно от техните уравнения. Тъй като имаме условие (3), очевидно е, че

И това ни дава възможност да използваме основната тригонометрична идентичност без двусмислието на „плюс-минус“

Взимаме косинус от х от първото уравнение

По този начин се получава за синус x

За да не издухваме хартията, ще поверим всичко на Maple

Eq01_1:= subs(cos(x) = u, eq01); slv:= решаване (eq01_1, u); eq02_1:= subs(sin(x) = sqrt(1-slv^2), eq02); eq02_1:= eq02_1 + b*sin(y);

С изходното уравнение

Уравнение (7) трябва да бъде повдигнато на квадрат и трябва да се направят някои трансформации

Ляво:= разширяване(lhs(eq02_1)^2): дясно:= разширяване(rhs(eq02_1)^2): eq02_2:= събиране(опростяване(дясно - ляво), b); eq02_3:= subs(coeff(eq02_2, b) = tmp, eq02_2); slv2:= решаване (eq02_3, tmp); eq02_4:= -2*A*cos(y) + 2*B*sin(y) = slv2; eq02_5:= eq02_4/(-2);

Сега нека изпълним добре познатия „финт с уши“

Ляво2:= lhs(eq02_5); left3:= subs(A = O2A*cos(xi), B = O2A*sin(xi), left2); left4:= subs(O2A = sqrt(A^2 + B^2), комбиниране(left3));

Тоест, ние разделяме двете страни на уравнението на и свиваме лявата страна, използвайки формулата за сумата по косинус, правилно приемайки, че

Получаваме ново уравнение,

Което успешно решаваме за y

Eq02_6:= ляво4 = дясно(eq02_5); slv3:= subs(xi = arccos(A/sqrt(A^2 + B^2)), реши (eq02_6, y)):

Както можете да видите, играта излезе доста компактна. Връщаме се към уравнение (5) и намираме x