YouIT

Введение в основы Информатики

502   0   1   0 | Добавлено 150 дней назад  

Автор оригинала: Robyn Silber

Информатика

Сложное определение: Информатика - это наука об информационных технологиях, процессах и их взаимодействии с внешним миром.

Простое определение: Информатика - это наука об использовании компьютеров для решения проблем человека.

Основы компьютера

Компьютер - это машина, которая выполняет вычисления на основе имеющихся инструкций.

Компьютер состоит из двух компонентов:

  • аппаратная часть (hardware)
  • программное обеспечение (software)

Аппаратная часть состоит из физических компонентов внутри вашего компьютера. По аппаратной части можно ударить, пнуть, выбросить в урну или взвесить на весах.

Программное обеспечение уже не является физическим компонентом. Программное обеспечение состоит из набора инструкций для аппаратной части. Инструкции обычно хранятся на вашем компьютере в специальных файлах. Такие инструкции написаны не на русском или английском языках, а на специальном языке программирования.

Подытожим вышесказанное: аппаратная часть - это все к чему вы можете прикоснуться своими пальцами. Программное обеспечение - это набор инструкций для аппаратной части.

Программа (program) или приложение (application) - это часть программного обеспечения. Программа представляет собой сохраненный на вашем компьютере файл, который содержит написанные на языке программирования инструкции. Когда вы запускаете программу, компьютер читает инструкции из файла одну за другой и выполняет их.

Код - это синоним как для инструкций, так и для программного обеспечения. Код - это просто набор специальных слов (команд) и знаков пунктуации, которые вместе формируют язык программирования.

Аппаратная часть компьютера

Для изучения языка программирования, сначала необходимо изучить основы аппаратной части компьютера.

Различные компоненты аппаратной части предназначены для решения разных задач. Существуют 6 главных компонентов, которые формируют аппаратную часть компьютера:

  • Центральное процессорное устройство (The Central Processing Unit, CPU)
  • Основная или Оперативная память (Main Memory или RAM)
  • Вторичное хранилище (Secondary Storage)
  • Устройства Ввода/Вывода (Input/Output Devices, I/O Devices)
  • Сеть (Network)
  • Шина (Bus)
Computer Hardware Components

CPU часто называют мозгом компьютера. CPU является ответственным за выполнение инструкций, таких как программный код.

Основная память или Оперативная память ("Random Access Memory", RAM) используется для хранения: 1) кода ваших программ и 2) используемых программой данных в процессе ее выполнения. Когда вы запускаете приложение на вашем компьютере (например, Microsoft Word), то код, предназначенный для запуска приложения, загружается в оперативную память вашего компьютера.

Вторичное хранилище используется для хранения кода программ и данных пока они активно не используются компьютером.

Устройства ввода/вывода позволяют людям взаимодействовать с компьютером. Устройства ввода/вывода позволяют вводить данные в компьютер (клавиатура, мышь, микрофон) или выводить данные пользователю (монитор, принтер, динамики).

Шина - это набор проводов, которые соединяют между собой различные элементы аппаратной части, благодаря чему они могут обмениваться данными. Например, когда вы запускаете программу, то шина пересылает данные (вместе с программным кодом) из Вторичного хранилища в Оперативную память.

Сеть позволяет соединять между собой компьютеры, которые расположены в разных уголках мира. Сеть позволяет вам отправлять и получать такие данные, как например электронные письма.

Терминология программирования – Синонимы

Термины в каждой из трех последующих групп можно воспринимать как синонимы, несмотря на существующие небольшие отличия между ними. Для начального уровня вдаваться в различия между каждым термином не имеет смысла.

1. код = инструкции = программное обеспечение = программа = приложение = аппликация

2. программирование = кодинг = разработка программного обеспечения

3. программист = кодер = разработчик программного обеспечения = веб-разработчик = инженер-программист

Машинный язык vs Язык программирования

Компьютеры и люди формулируют и понимают информацию по-разному.

Всякий раз когда вы на своем компьютере сохраняете данные (например, в Word файл), компьютер сохраняет введенный вами текст в специальном двоичном (бинарном) формате, который еще называют машинным языком.

Двоичный язык состоит из комбинации нулей и единиц. Каждый символ вашей клавиатуры представлен уникальным двоичным кодом. Символом может быть буква, цифра, знак препинания, пробел, табуляция и так далее. Все символы и их целочисленные представления описаны в специальной ASCII таблице в десятичном формате. Например, символ "A" и "a" представлен числом 65, а символ "a" - числом 97. Однако, компьютер преобразует десятичный формат в двоичный, которым он непосредственно и оперирует.

В двоичном формате все значения представлены цифрами 0 и 1. Любое число может быть преобразовано вами в двоичный формат при помощи несложных вычислений с использованием математических формул. Программистам нет никакой необходимости заниматься этими преобразованиями. Однако, если вам хочется получить двоичное представление любого числа, то воспользуйтесь этим калькулятором.

Когда вы сохраняете Word файл и закрываете приложение, ваш компьютер фактически сохраняет документ в виде последовательности нулей и единиц. Компьютеры были спроектированы для продуктивного использования людьми. По этой причине в открытом Word документе вы видите текст на человеческом языке, а не на двоичном.

Двоичный (машинный язык) относится к низкоуровневому языку, так как его непосредственно понимают компьютеры. Человеку использовать такой язык для разработки программ практически невозможно.

Программисты пишут программы при помощи выбранного языка программирования. Современные языки программирования в свою очередь относятся к категории высокоуровневых языков программирования, так как программисты могут их читать и писать на них код.

Язык программирования, так же как например русский или английский, имеет собственный набор правил (синтаксис). Язык программирования также имеет набор специальных ключевых слов, каждое их которых имеет определенный смысл и выполняет возложенную на него функцию.

Парадигмы программирования

Люди используют различные языки для общения друг с другом. Также люди используют различные языки программирования для написания программ.

Программист, владеющий несколькими языками программирования, выберет наиболее подходящий в зависимости от поставленной перед ним задачи. Например, одни языки программирования больше подходят для веб-разработки, в то время как другие языки лучше себя покажут при разработке мобильных приложений.

Языки программирования могут быть классифицированы по большому количеству признаков, одним из которых является Парадигма программирования.

Вот несколько определений понятия "Парадигма":

Парадигма - это способ или направление мышления человека.

Парадигма программирования - это способ классификации языков программирования на основе стиля или методологии программирования.

Вот несколько основных парадигм программирования:

  • Функциональная парадигма
  • Процедурная парадигма
  • Императивная парадигма
  • Объектно-ориентированная парадигма

Например, языки Java и C это языки программирования. Язык Java относится к группе объектно-ориентированных языков, в то время как язык С является представителем группы процедурных языков программирования.

На данном этапе вам нет необходимости знать значения понятий "объектно-ориентированный" или "процедурный". Мы коснулись этих определений только для того, чтобы узнать о существовании одной из основополагающих классификаций существующих языков программирования и не более того.

Написание и сохранения собственного кода

Первым шагом в разработке программного обеспечения является написание кода. Программа или приложение выполняет определенные задачи для достижения некой цели. Вы как программист должны сначала понять, что конкретно должен делать ваш код, а потом написать код.

Когда вы хотите написать сочинение вы используете Word или любой другой текстовый редактор. Вы просто запускаете редактор, создаете файл, пишите какой-то текст и сохраняете документ в формате .docx или .pdf.

Процесс написания кода похож на процесс написания сочинения.

Вы можете писать свой код используя текстовый редактор или Интегрированную среду разработки (Integrated Development Environment, IDE). IDE - это программа, которая содержит все необходимые программисту инструменты для разработки, как например текстовый редактор (text editor), компилятор (compiler), среду выполнения (runtime environment) и отладчик (debugger).

Отладчик (Debugger) - это инструмент, который программисты используют для поиска ошибок в коде. Эти ошибки еще называют багами (bugs). Баг может не позволить программе скомпилироваться, запуститься или может быть причиной некорректных результатов в работе программы. Например, если программа-калькулятор выдает ответ 5 на операцию 2 умножить на 2, то это и есть некорректное значение или баг. Умение выполнять отладку кода позволит найти в каком именно месте код был написан неправильно. Отладка является важным навыком для каждого программиста.

После того как код программы написан, вы должны сохранить его в текстовом файле (исходный файл). Исходный файл - это обычный файл, который содержит исходный код вашей программы. Для сохранения исходного файла необходимо указать его имя и расширение. Исходный файл имеет специальное расширение, в зависимости от выбранного языка программирования. Например, расширение .java используется для исходных файлов, код которых написан на языке Java. Расширение .с используется в языке С.

Компиляция и запуск собственного кода

Представим, что вы написали код своей программы на языке С и сохранили его в файле myfirstprogram.c. Очевидно, что теперь вам нужно запустить свой код на выполнение для проверки корректности работы программы.

Перед тем как ваша программа будет запущена, исходный код файла myfirstprogram.c должен быть преобразован с высокоуровневого языка С к низкоуровневому двоичному языку. Полученные команды двоичного языка помещаются в исполняемый файл с расширением .exe.

Процесс преобразования высокоуровневого кода к низкоуровневому, а также последующая его упаковка в исполняемый файл называется компиляцией.

Компилятор - это компьютерная программа, которая выполняет компиляцию вашего кода. Большинство современных IDE снабжены компиляторами. IDE могут компилировать код автоматически, когда вы запускаете программу на выполнение. Если вы не используете IDE, вам необходимо запустить компилятор самостоятельно и указать путь к исходному файлу, который вы хотите скомпилировать.

Если ваш исходный код не имеет багов, то процесс компиляции завершится успешно и вы получите исполняемый файл. Однако, если ваш исходный код имеет хотя бы один баг, то компилятор выдаст ошибку и исполняемый файл создан не будет. Пока ошибка не будет исправлена, запускать компилятор повторно не имеет смысла.

Как только ваша программа скомпилировалась успешно, вы можете запустить ее на выполнение, открыв исполняемый файл. При запуске исполняемого файла, ваш компьютер выполнит полученные машинные инструкции, отобразит вам окно программы и будет ожидать от вас дальнейших действий.


Похожие статьи

Комментарии (0)

Авторизируйтесь для участия в дискуссии

Google Facebook ВКонтакте
работа программиста качество кода IT-компания обучение программированию карьера собеседование C# сертификация джуниор алгоритмы ООП энтерпрайз .NET тестирование javascript программирование эстимейты roadmaps информатика фан быстродействие базы данных