Итак, при подаче сигнала на вход S триггер переводит в устойчивое единичное
состояние.
При противоположной комбинации сигналов R = 1 и S = 0 вследствие полной
симметрии схемы все происходит совершенно аналогично, но теперь на выходе Q уже
получается 0. Иными словами, при подаче сигнала на вход R - триггер
сбрасывается в устойчивое нулевое состояние.
Особо отметим, что окончание действия сигнала в обоих случаях
приводит к тому, что R=0 и S=0. При этом триггер сохраняет на выходе Q тот
сигнал, который был установлен входным импульсом (S или R). Итак, при отсутствии
входных сигналов триггер сохраняет последнее занесенное в него значение сколь
угодно долго.
Оставшийся режим S=1 и R=1, когда сигнал подается на оба входа
одновременно, считается запрещенным, поскольку в этом случае после снятия
входных сигналов результат непредсказуем.
Вход SВход RВыход QВыход Режим триггера
1010Установка 1
0101Установка 0
00Последние значенияХранение информации
11Запрещено!
Так как один триггер может запомнить только один разряд двоичного кода, то для
запоминания 1 байта нужно 8 триггеров,
1 Кб соответственно 8*210 = 8192 триггера. Современные микросхемы памяти
содержат миллионы триггеров.
Билет 10
Моделирование как метод познания. Информационные (нематериальные) модели.
Назначение и виды информационных моделей. Основные этапы компьютерного
моделирования.
Многие открытия в различных науках были сделаны именно благодаря построению
моделей различных объектов, процессов и явлений. Например, открытие кислорода
стало возможным благодаря опытам по сгоранию некоторых веществ, а
сконструированные модели летательных аппаратов Циолковским привело к созданию
космических кораблей и спутников, которые были выведены на орбиту Земли в
середине 20 века.
Модели всегда играли важную роль в деятельности человека, некоторые явления
безопаснее исследовать на модели, нежели в реальности (изучение молнии,
последствия атомного взрыва, ядерную энергию и т.д.)
В процессе построения модели выделяются главные, наиболее существенные свойства
объекта.
Модель — это новый объект, который отражает существенные особенности изучаемого
объекта, явления или процесса.
Моделирование — это метод познания, состоящий в создании и исследовании моделей.
В разных науках одни и те же объекты исследуются под разными углами зрения и
строятся различные типы моделей.
Один и тот же объект иногда имеет множество моделей, а разные объекты могут
описываться одной моделью.
Модели классифицируются
по: области применения (научные, учебные, опытные, деловые игры и т.д.),
временному фактору (динамические, статические), способу представления
(материальные, информационные).
Классификация моделей по временному фактору
Статическая модель — это как бы одномоментный срез информации по объекту.
Например, обследование учащихся в стоматологической поликлинике дает картину
состояния их ротовой полости на данный момент времени: число молочных и
постоянных зубов, пломб, дефектов и т.п.
Динамическая модель позволяет увидеть изменения объекта во времени. В примере с
поликлиникой карточку школьника, отражающую изменения, происходящие с его зубами
за многие годы, можно считать динамической моделью.
При строительстве дома рассчитывают прочность и устойчивость к постоянной
нагрузке его фундамента, стен, балок — это статическая модель здания. Но еще
надо обеспечить противодействие ветрам, движению грунтовых вод, сейсмическим
колебаниям и другим изменяющимся во времени факторам. Это можно решить с помощью
динамических моделей
Информационные модели отражают различные типы систем объектов, в которых
реализуются различные структуры взаимодействия и взаимосвязи между элементами
системы. Для отражения систем с различными структурами используются различные
типы информационных моделей: табличные, иерархические и сетевые.
Классификация моделей по способу представления
Предметные модели воспроизводят геометрические, физические и другие свойства
объектов в материальной форме (глобус, модель кристаллической решетки, детские
игрушки и др.).
Модели знаковые (информационные) представляют объекты и процессы в форме
рисунков, схем, таблиц, текстов и т.д. Информационные модели в свою очередь
бывают компьютерные и некомпьютерные.
Примеры физических моделей: материальная точка, равномерное прямолинейное
движение, равноускоренное движение, абсолютно твердое тело, абсолютно черное
тело, абсолютно упругий удар, абсолютно неупругий удар, абсолютно несжимаемая
жидкость, идеальный газ, однородное магнитное поле, однородное электрическое
поле. Многие физические законы справедливы только в рамках своих физических
моделей, например, уравнение Менделеева-Клайперона верно только для идеального
газа.
В процессе познания окружающего мира человечество постоянно использует
моделирование и формализацию. При изучении нового объекта сначала обычно
строится его описательная информационная модель на естественном языке, затем она
формализуется, то есть выражается с использованием формальных языков
(математики, логики и др.).
Формы представления информационных моделей
1) Описательные информационные модели (в виде текста)
2) Математические модели — математические описания объектов, выражаемые с
помощью математических формул и уравнений.
Математическая модель — это совокупность математических объектов (данных) и
отношений между ними, отражающих некоторые свойства моделируемого процесса.
Математическая модель — это система уравнений и неравенств, описывающих
поведение объекта с некоторой степенью точности. На основе словесной
формулировки задачи, выбираются входные и выходные переменные, записываются
ограничения, образующие в совокупности математическую модель решаемой задачи.
3) Графические представления — графические изображения объектов и процессов
(рисунки, карты, чертежи, схемы, графики, диаграммы).
4) Информационно-логические модели — формальные описания объектов, допускающие
их представление и обработку на ЭВМ.
5) Модели движения бывают аналитические, дифференциальные, разностные.
Структуры информационных моделей
Табличные информационные модели
Одним из наиболее часто используемых типов информационных моделей является
прямоугольная таблица, которая состоит из столбцов и строк. Такой тип моделей
применяется для описания ряда объектов, обладающих одинаковыми наборами свойств.
С помощью таблиц могут быть построены как статические, так и динамические
информационные модели в различных предметных областях. Широко известно табличное
представление математических функций, статистических данных, расписаний поездов
и самолетов, уроков и так далее.
Табличные информационные модели проще всего строить и исследовать на компьютере
с помощью электронных таблиц и систем управления базами данных. Визуализируем
полученную табличную модель путем построения диаграммы в электронных таблицах.
Иерархические и сетевые модели
Множество окружающих нас объектов обладает одинаковыми свойствами, которые
отличают их от других групп объектов. Группа объектов, обладающих одинаковыми
общими свойствами, называется классом объектов. Внутри класса объектов могут
быть выделены подклассы, объекты которых обладают какими-то особыми свойствами.
В свою очередь подклассы могут делится на более мелкие группы и т.д.
В процессе классификации объектов часто строят информационные модели, которые
имеют иерархическую структуру.
В иерархической информационной модели объекты распределены по уровням. Каждый
элемент более высокого уровня может состоять из элементов нижнего уровня, а
элемент нижнего уровня может входить в состав только одного элемента более
высокого уровня.
Иерархические информационные модели для наглядного представления удобно
изображать в форме графа.
Сетевые информационные модели применяются для отражения систем со сложной
структурой, в которых связи между элементами имеют произвольный характер.
Пример, структура глобальной сети Интернет, в которой различные региональные
части связаны между собой высокоскоростными линиями связи. Причем, одни части
имеют прямые связи со всеми региональными частями Интернета, а другие могут
обмениваться информацией между собой только через американскую часть.
Этапы решения задач на ЭВМ.
Решение задач с помощью компьютера включает в себя следующие основные этапы,
часть из которых осуществляется без участия компьютера.
1. Постановка задачи:
сбор информации о задаче;
формулировка условия задачи;
определение конечных целей моделирования задачи;
определение формы выдачи результатов;
описание данных (их типов, диапазонов величин, структуры и т.п. ).
2. Анализ и исследование задачи, модели:
анализ существующих аналогов;
анализ технических и программных средств;
pазpаботка математической модели;
разработка структур данных.
3. Разработка алгоритма построения компьютерной модели:
выбор метода проектирования алгоритма;
выбор формы записи алгоритма (блок-схемы, псевдокод и др.);
выбор тестов и метода тестирования;
проектирование алгоритма.
4. Компьютерный эксперимент
выбор языка программирования или программного обеспечения;
уточнение способов организации данных;
запись алгоритма на выбранном языке пpогpаммиpования или последовательность
технологических приемов различных прикладных средах.
5. Тестиpование и отладка:
синтаксическая отладка;
отладка семантики и логической стpуктуpы;
тестовые pасчеты и анализ pезультатов тестиpования;
совершенствование пpогpаммы.
6. Анализ результатов решения задачи и уточнение в случае необходимости
математической модели с повторным выполнением этапов 2 — 5.
7. Сопровождение программы:
доработка программы для решения конкретных задач;
составление документации к решенной задаче, к математической модели, к
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22
