Kaip kompiuteris atlieka programą
Kompiuteris iš tikrųjų atlieka į jo kalbą išverstą programą. Tačiau mums patogiau kompiuterio darbą sieti su Paskalio programa. Iš tikrųjų, ir Paskalio programa, ir išversta programa atlieka tuos pačius veiksmus. Todėl nagrinėjant veiksmus nesvarbu, kokia kalba tie veiksmai užrašyti. Todėl pasirenkame mums suprantamesnį variantą programą, užrašytą Paskalio kalba.
Kompiuteris atlieka programoje užrašytas operacijas su duomenimis, saugomais jo atmintinėje (tiksliau atmintinėje, skirtoje programai). Kaip tie duomenys atsiranda atmintinėje ir kaip kompiuteris atskiria vienus duomenis nuo kitų?
Kompiuterio atmintinę galima įsivaizduoti kaip popieriaus lapą, arba dar geriau klasės lentą, nes joje galima ištrinti nebereikalingus nebereikalingus duomenis ir į jų vietą rašyti naujus. Atmintinė suskirstyta į daugybę langelių duomenims rašyti. Tam tikra jos dalis skiriama programos duomenims saugoti. Kai programa pradedama vykdyti, joje duomenų dar nėra.
Pasekime, kaip kompiuteris atlieka programą.
Jis skaito programą ir atlieka joje užrašytus veiksmus. Panagrinėkime jau pažįstamą aritmetinio vidurkio skaičiavimo programą: ką reiškia užrašai (t.y., kaip ją supranta žmogus) ir kaip ją atlieka (t.y., supranta) kompiuteris
yra jos antraštė. Ji prasideda žodžiu program. Tai bazinis Paskalio kalbos žodis. Baziniai žodžiai Paskalio programose turi griežtai nustatytą prasmę (apie juos kalbėsime vėliau).
Toliau einantis žodis vidurkis yra programos vardas. Kaip vadinti programą, sugalvoja programuotojas. Jis gali programą pavadinti bet kokiu vardu. Kompiuteriui programos vardas nerūpi. Svarbu tik, kad jis būtų sudarytas taisyklingai. Apie vardų sudarymo taisykles kalbėsime vėliau.
Antraštė yra svarbi žmogui, kad jis vieną programą atskirtų nuo kitos. Tuo tarpu kompiuteriui ji nenurodo jokių veiksmų.
Antroji eilutė:
var a, b, vid: real;
yra kintamųjų aprašas. Apie tai pasako bazinis žodis var, kuris yra angliško žodžio variable (kintamasis) santrumpa.
Po žodžio var išvardijami kintamųjų, kurie bus naudojami programoje, vardai. Vardus parenka programuotojas. Kintamieji žymi duomenis. Programoje duomenys nurodomi vardais, o kompiuterio atmintyje saugomos tų duomenų reikšmės. Duomenys gali būti įvairūs: sveikieji skaičiai, realieji skaičiai, tekstai ir t.t. Su skirtingo tipo duomenimis atliekamos skirtingos operacijos, skirtingo tipo duomenims reikia skirtingo vietos kiekio kompiuterio atmintinėje. Todėl reikia žinoti, kokio tipo reikšmes galės įgyti kintamasis ir yra nurodomas kintamųjų tipas. Žodis real pasako, kad prieš jį išvardyti kintamieji žymi realiuosius skaičius. Vadinasi, kintamieji a, b, ir vid galės įgyti tik realiųjų skaičių reikšmes, o kiekviena jų skiriama vietos atmintinėje tiek, kiek reikia vienam realiajam skaičiui įrašyti.
Su aprašais turi darbo ir kompiuteris: jis paskiria vietą atmintinėje kintamųjų reikšmėms saugoti. Paveiksle pavaizduota situacija, kad kai kompiuteris perskaitė dvi pirmąsias programos eilutes (perskaitytos ir apdorotos programos eilutės paveiksle patamsintos). Atmintinės vietos, paskirtos kintamiesiems, sužymėtos kintamųjų vardais. Į langelis rašysime kintamųjų reikšmes. Tik ką aprašytų kintamųjų reikšmės pažymėtos klaustukais. Tai reiškia, kad ten gali būti užsilikę nežinomi duomenys iš prieš tai veikusių programų. Šie nežinomi duomenys bus ištrinti, kai kintamiesiems bus priskiriamos reikšmės.
Vietos atmintinėje skyrimas yra pagalbinis veiksmas. Tikrųjų veiksmų pradžią rodo žodis begin. Toliau aprašomi veiksmai. Veiksmų užrašai vadinami sakiniais.
Operacijas kompiuteris atlieka su duomenimis, esančiais jo atmintinėje. Pradžioje programai skirta atmintinė tuščia. Todėl pirmiausia reikia įvesti (skaityti) pradinius duomenis, arba bent dalį jų kad būtų ką veikti.
Pirmasis sakinys
read(a)
rodo, kad reikia skaityti pradinį duomenį iš klaviatūros ir jį priskirti kintamajam a. Kompiuteris, perskaitęs šį sakinį, programos vykdymą pristabdo ir laukia, kol klaviatūra surinksime skaičių. Tarkime, kad surinkome skaičių 22,6 (sekančiame paveikslėlyje).
Renkamo skaičiaus trupmeninę dalį nuo sveikosios reikia skirti tašku, o ne kableliu, kaip priimta matematikoje. Toks nukrypimas atsirado dėl to, kad pirmosios programavimo kalbos buvo projektuojamos JAV, o amerikiečiai vietoj kablelio rašo tašką.
Kaip pasakyti kompiuteriui, kad skaičius jau surinktas ir jį jau galima skaityti?
Reikia paspausti įvesties klavišą. Tada kompiuteris perskaito skaičių, esantį pagalbinėje klaviatūros atmintinėje ir jį įrašo į kintamojo a reikšmei saugoti skirtą tikrosios atmintinės vietą.
Analogiškai atliekamas
sakinys
read(b)
Antrasis pradinis duomuo priskiriamas kintamajam b. Tarkime, kad tai buvo skaičius 12,2.
Toliau eina prieskyros
sakinys
vid := (a+b)/2
Jis sako, kad reikia apskaičiuoti dešinėje prieskyros ženklo := pusėje esančio reiškinio reikšmę (sudėti du skaičius ir gautą sumą padalyti iš dviejų) ir gautą reikšmę priskirti kintamajam vid, t.y. įrašyti į kintamajam vid skirtą vietą atmintinėje.
Situacija, gauta atlikus šį sakinį, pavaizduota paveiksle.
Liko dar vienas sakinys
(veiksmas)
writeln(vid: 8: 2)
Surinktas antrasis duomuo skaičius 12,2, bet dar neperskaitytas ir neįrašytas į atmintinę
Perskaitytas antrasis duomuo skaičius 12,2 ir įrašytas į atmintinę (kintamajam b skirtą vietą)
Juo kompiuteriui sakoma, kad reikia į vaizduoklio ekrano rezultatų langą įrašyti kintamojo vid reikšmę.
Situacija, gauta atlikus šį sakinį, pavaizduota paveiksle.
Skaičiai 8 ir 2 rašymo sakinyje vadinami rašymo formatais. Pirmasis skaičius parodo, kiek vietos (kiek pozicijų) reikia skirti skaičiui, o antrasis kiek skilčių po kablelio reikia parašyti. Dėl to rezultatas pavaizduotas su dviem ženklais po kablelio, nors šiuo atveju pakaktų ir vieno.
Sakiniai skiriami kabliataškiais. Todėl reikia dėti kabliataškius tarp greta einančių sakinių, bet nebereikia kabliataškio po paskutinio sakinio (prieš end) nebėra ką nuo jo atskirti. Nebus klaidos, jeigu ten ir padėsime kabliataškį: tada bus laikoma, kad po kabliataškio eina dar vienas tuščias sakinys, neatliekąs jokio veiksmo.
Kai programa baigiama, nutrūksta kintamųjų sąsajos su jų reikšmėmis, kurios saugomos atmintinėje. Viskas, kas buvo surašyta programai skirtoje atmintinėje, tampa pamestais ir nebepasiekiamais duomenimis. Jeigu programą paleistume iš naujo, tiems patiems kintamiesiems galėtų būti paskirtos kitos vietos atmintinėje. Taigi, programai baigus darbą, jos kintamųjų reikšmės iš tikrųjų dingsta. Išlieka tik tie rezultatai, kurie buvo įrašyti į vaizduoklio ekraną arba į bylas (apie tai kalbėsime vėliau). Štai todėl reikia nepamiršti veiksmų, kur nors įrašančių gautus rezultatus.
Štai šitaip devyniais paveikslėliais, primenančiais devynis filmo kadrus, parodėme, kokius veiksmus atlieka kompiuteris vykdydamas labai paprastą programą.
Jeigu programai vidurkis pateiktume kitus pradinius duomenis, gautume kitą rezultatą. Tačiau bet kuriuo atveju tai būtų dviejų pateiktų skaičių aritmetinis vidurkis.
Visur kalbėjome tik apie duomenų rašymą į atmintinę. Niekur neužsiminėme apie duomenų ištrynimą. Ta atmintinės vieta, vieta, į kurią rašomi nauji duomenys, visada automatiškai ištrinami seni duomenys. Taigi nebereikalingi duomenys išlieka atmintinėje iki tol, kol į jų vietą neužrašomi nauji. Iš tikrųjų kompiuterio atmintinėje išliko ir vidurkio skaičiavimo pradiniai duomenys ir rezultatai programai baigus darbą. Tačiau nebeišliko sąsajos su kintamaisiais. Todėl tų duomenų nebegalima rasti.