CATEGORIES:
BiologyChemistryConstructionCultureEcologyEconomyElectronicsFinanceGeographyHistoryInformaticsLawMathematicsMechanicsMedicineOtherPedagogyPhilosophyPhysicsPolicyPsychologySociologySportTourism
ALGORITHME ET PROGRAMMEINFORMATIQUE TRAVAUX PRATIQUES et DIRIGÉS ( Recomandations méthodologiques pour les étudiants des filières francophones « Electrotechnique », « Electromécanique », « Mécanique d`ingénieur », « Métallurgie ») DONETSK, UNTD, 2002
MINISTÈRE DE L`EDUCATION ET DES SCIENCES D'UKRAINE
UNIVERSITÈ NATIONALE TECHNIQUE DE DONETSK
INFORMATIQUE TRAVAUX PRATIQUES et DIRIGÉS (Recommandations méthodologiques pour les étudiants des filières francophones« Electrotechnique », « Electromécanique », «Mécanique d`ingénieur»,« Métallurgie » )
Professeur G. IZMAÏLOV
SANCTIONNÉ par la commission méthodique de la chaire « Systèmes électromécaniques d'automatisation et la commande électrique » procès-verbal N 10 de 17.05.2001
DONETSK, UNTD, 2002
ÓÄÊ- 681.332
«Informatique » Travaux pratiques et dirigés. (Recommandations méthodologiques pour les étudiants des filières francophones « Électrotechnique », «Électromécanique », «Mécanique d`ingénieur » , « Métallurgie »). / Auteurs G.G. Izmaïlov, G. S. Tchekavsky, R. V. Fédoriak, O. V. Piskovatskaya /
Des notions générales d`informathique ainsi que la composition et le principe du fonctionnement d`un ordinateur, la notion et des principes de la composition des algorithmes pour la résolution des problèmes typiques y sont présentés. Les exigences concernant la préparation des travaux pratiques et la présentation des comptes rendus sont formulées. Les recommandations à l'exécution chaque travail pratique ainsi que renseignements sur le langage C++ qui touchent le thème du travail exécuté y sont données. En plus, des questions de contrôle pour la révision des connaissances sont exposées. Ces materiaux guident l`étudiant à travers les aspects théorique et pratique de cette discipline.
Auteurs : G.G. Izmaïlov, maitre de conférence G.S. Tchekavsky, assistant R.V. Fédoriak, assistant O.V. Piskovatskaya, assistant
Vérsion française de M. Izmaïlov
Critique : V. I. Kalachnikov, prof. Responsable de l'édition P. C. Kotsegube, prof.
INTRODUCTION
Actuellement, toutes les recherches scientifiques et l`activité d`ingénieur sont liées organiquement à une vaste utilisation des équipements d`informatique. L`application de ces derniers est expliquée par sa grande efficacité qui assure l`économie considérable du temps et des moyens. De plus, son application a incité à la création des nouvelles méthodes pour la résolution des plusieurs problèmes dont la résolution analytique est très difficile ou même impossible. L`objectif du cours « Informatique » est l`exposition des principes de base de la construction des ordinateurs modernes, leur fonctionnement, l`enseignement des habitudes de la création des algorithmes pour la résolution des différents problèmes, l`étude des langages algorithmiques d`un haut niveau. Les présentes notions méthodiques sont orientées vers la fixation des habitudes de la programmation en langage C++. C`est le langage moderne dont les conceptions sont basées sur la programmation orienté objet. Les notions générales sur la structure et les principes du fonctionnement des ordinateurs modernes sont exposés dans le premier chapitre . L`ordre de la réalisation des problèmes à l`aide des ordinateurs, les notions principales sur l`algorithme et le programme est exposé dans deuxième chapitre. De plus, les algorithmes typiques pour la résolution des problèmes (le calcul de la somme et du prodiut d`une série de nombres, détermination d`un élément maximal (minimal) parmis les nombres, opérations avec des éléments de matrices etc.) y sont décrivent en détail . Le troisième chapitre contient les renseignements généraux sur le langage C++. L`ordre de l`exécution des travaux pratiques ainsi que les exigences concernant la présentation des comptes rendues sur les travaux pratiques sont données dans le quatrième chapitre . Le cinquième chapitre se compose de devoirs pour les travaux pratiques et des recommandations méthodiques pour leurs exécutions. Les tableaux des fonctions mathematiques standardisées et des opérations utilisées dans le langage C++ sont présentés dans le chapitre d`appendice . L`auteur tient à remercier ici les persones qui ont bien voulu lui prêter leur concours et en particulier le chef de la chaire de la langue française de l`Université Nationale Technique de Donetsk Mme. N.Voskoboynikova, ainsi que ses étudiants du departement français des sciences techniques M. Képine et M. Péréguiniak.
1. STUCTURE ET PRINCIPE DU FONTIONNEMENT D`UN ORDINATEUR
Les ordinateurs modernes représentent les installations techniques assez complexes qui contiennent une grande quantité des différentes unités dont chacune a déstination fonctionnelle différente. Cependent, indépendement de la base d`élément utilisé dans l`ordinateur, les caractéristiques techniques et la forme constructive de tous les ordinateurs modernes sont les mêmes. La construction structurelle d`un ordinateur est présentée sur la fig. 1.1.
Les principes de la construction des ordinateurs modernes répondent aux exigences formulées en 1945 par le savant américain Djaune Naimane. Tous les fabricants des ordinateurs suivent ces principes. En correspondant à ces principes, dans chaque ordinateur il y a une mémoire destinée à la mémorisation de l`information. On distingue deux aspects de la mémoire : - mémoire principale (centrale), - mémoire externe. La mémoire centrale sert à la conservation de l`information courante utilisée lors de la résolution d`un problème (les données, le programme, la bibliothèque des fonctions standardisées, etc.). Donc pour commencer à faire le calcul, il est nécessaire de placer préalablement à la mémoire centrale tout ce qu`il faut (les données de départ, les commandes du programme etc.). Le programme comprenant l`ensemble des commandes diverses, les nombres el d`autres données se trouve à la mémoire centrale sous forme codée. Pour simplifier le codage et augmenter la fiabilité, on applique le code binaire. Ce code est basé sur l`utilisation dans des ordinateurs des éléments électroniques à deux états. Un état est designé comme ‘1’ et l`état opposé comme ‘0’. Par exemple, le transistor qui fonctionne en régime de clé en état ouvert est traversé par le courant complet (état ‘1’), en état fermé le courant ne traverse pas le transistor (état ‘0’). Il n`existe pas d`état intermédiaire. Dans les ordinateurs modernes, la mémoire centrale comprend une grande quantité des éléments à deux positions (états) (dizaines et centaines millions). La forme constructive de la mémoire centrale – est un microcircuit intégré. Le système qui est basé sur l`utilisation des deux symboles est appelé le s y s t è m e b i n a i r e à la différence du s y s t è m e d e c i m a l qui utilise dix symboles (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9). L`unité de la mesure de l`information présentée dans le système binaire est un b i t . Un bit est une information qui correspond à un des deux états d`un élément à deux positions (‘0’ ou ‘1’). En tenant compte de tout ce qui est déja exposé plus tôt, la mémoire centrale peut être imaginée comme une feuille de papier lignée à carreaux. Dans chaque carré un symbole ‘0’ ou ‘1’ peut être écrit . Toutes les commandes et données sont codées à l`aide d`une combinaison des ‘0’ et ‘1’ réunie à un groupe . Chaque groupe représente une partie de la mémoire qui est appelée la c e l l u l e . Chaque cellule a une adresse. Cette adresse a son nom d`ordre. La dimension d`une cellule peut être différente. Elle depend du sort de l`information mémorisée. La cellule à dimension minimale se compose de 8 éléments à deux positions. Telle cellule est prise comme l`unité de mésure de la volume de la mémoire. Elle est appelée o c t e t. Dans cette cellule on peut placer
Fig. 1. 2 Schéma structurel d`une cellule à un octet
Il est commode d`utiliser des unités plus grandes. 1 Koctet = 1 Moctets = 1 Goctets = Il est à noter que toute l`information se conserve dans la mémoire centrale pendant la période quand l`ordinateur est alimenté en électricité. Après la disparition de cette alimentation, l`information placée dans la mémoire centrale disparait aussi. C`est pourquoi pour la conservation d`une information à longue durée y compris le cas de l`absence de l`alimentation électrique, est prévue la m é m o i r e e x t e r n e dans chaque ordinateur contemporain . Le volume de cette mémoire dépasse beaucoup celui de la mémoire centrale. Elle atteint quelques Moctets ou bien Goctets. La forme constructive de la mémoire externe est présentée par quelques disques magnétiques durs fixés sur un arbre. Ce dispositif est appellé WINTCHESTER. Il se dispose à l`intérieur d`un ordinateur. Avec cela, la mémoire externe peut être présentée encore par les disques flexibles (diskettes). C`est un disque magnétique construit sur la base plastique. L`information placée sur ces disques est codée aussi par le code binaire. Elle peut être conservée longtemps (quelques ans). Le p r o c e s s e u r c e n t r a l fait directement les opêrations élémentaires (arithmétiques, logiques) ainsi que les opérations de gestion. Les c a n a u x de l`e n t r é e et de la s o r t i e assurent la transmission de l`information de ses porteurs externes à la mémoire centrale et en direction inverse.Á titre des porteurs externes de l`information sont utilisés les disques magnétiques mentionnées plus tôt, ainsi que les disques magnéto-optiques,optiques, de laser, les bandes magnétiques, le papier.
ALGORITHME ET PROGRAMME
2.1 Notion générale sur l`algorithme et sur le programme
La résolution d`un problème quelconque exige la rèalisation des ètapes suivants : 1. Élaboration du modèle mathémathique, c`est-à-dire la création de la description mathématique de l`objet de recherche. 2. Choix ou bien élaboration de la méthode de la résolution. 3. Élaboration de l`algorithme de la résolution, c`est-à-dire la composition du plan de la résolution. 4. Élaboration du programme en langage algorithmique quelconque. 5. Affinage du programme ,c`est-à-dire exclusion de toutes les erreurs syntaxiques et logiques. 6. Exécution du programme par ordinateur et analyse des résultats obtenus. La considération du premier, du deuxième points et en quelque sort du sixième point ne se rapporte pas au domaine des problèmes étudiés dans la discipline «Informathique». Ils sont les objets d`étude des autres disciplines spéciales. L`a l g o r i t h m e est la prescription exacte de la succession des opérations calculatoires en commencant par entrée des données de départ jusqu`à l`obtention du résultat des calculs. Autrement dit, l`algorithme est un plan du calcul. Lors de l`élaboration de n`importe quel algorithme il est nécessaire de suivre les recommandations suivantes ; - l`algorithme doit avoir l`interprétation univoque ce qui doit exclure la compréhention différente par des experts divers ; - l`algorithme doit être applicable pour un groupe des problèmes assez grand analogues, c`est-à-dire posséder de l`universalité ; - l`algorithme doit être productif, c`est-â-dire amener au résultat cherché dans tous les cas pour lesquels l`algorithme est créé. Dans la technique l`algorithme est présenté sous forme graphique. Avec cela toutes les opérations sont représentées sous forme des blocs. Chaque bloc représente la désignation conventionnelle d`une certaine opération. Ces désignations sont standardisées. Ainsi l`algorithme représente l`ensemble des blocs qui sont connectés entre eux. Le schéma obtenu de telle manière est appelé l`o r g a n i g r a m m e. La configuration et la dimension des blocs sont déterminées par les standards d`État. Dans le tableau 2.1 sont présentés les blocs des opérations principales.
Tableau 2.1
L`exemple d`un organigramme du processus de calcul qui prévoit la détermination des racines d`une équation quadratique de la vue Le p r o g r a m m e est un algorithme inscrit avec un langage algorithmique. N`importe quel langage algorithmique est un ensemble des symboles, mots et phrases
fig.2.1 Organigramme de la résolution d`une équation quadratique.
à l`aide desquels les instructions ( les commandes pour l`ordinateur ) sont inscrites. En principe, le langage algorithmique est une langue humaine. Cette langue est compréhensible pour l`homme, mais elle n`est pas compréhensible pour l`ordinateur. Pour que l`ordinateur puisse comprendre le programme, il le faut traduire en langue compréhensible pour l`ordinateur. Autrement dit, il faut le traduire en une langue de machine. Cette opération est réalisée par le programme spécial qui est appelé c o m p i l a t e u r. Chaque langage algorithmique doit être équipé par un compilateur correspondant, c`est-à-dire « par l`interpréte ». À mesure que l`informatique se dévelope, les problèmes posés deviennent plus compliqués et les langages algorithmiques sont perfectionnés.Á l`heure actuelle le langage C++ a pris la plus grande application. Il est le langage orienté objet. C`est pourquoi tous les devoirs des travaux pratiques sont orientés vers l`application du langage C++. Date: 2015-12-24; view: 960
|
combinaisons de ‘0’ et ‘1’.
octets = 1024 octets,
est donnée sur la fig. 2.1