Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Компьютер жүйесінде сақталған ақпарат
Remembered information in a computer system
Ақпараттық технология және компьютерлік ғылымда, егер жүйе бұрынғы оқиғаларды немесе пайдаланушының әрекеттерін есте сақтауға бағытталған болса, ол күйлі деп сипатталады; сақталған ақпарат жүйенің күйі деп аталады. Жүйенің қабылдай алатын күйлер жиынтығы оның күй кеңістігі деп аталады. Дискретті жүйеде күй кеңістігі санаулы және көбінесе шекті болады. Жүйенің ішкі әрекеттері немесе ортамен өзара іс-қимылы жеке іс-әрекеттерден немесе оқиғалардан тұрады, мысалы, деректерді қабылдау немесе нәтиже шығару, бұл жүйенің күйін өзгертуі мүмкін немесе өзгертуі мүмкін емес. Мұндай жүйелерге цифрлық логикалық тізбектер мен компоненттер, автоматтар және формальды тілдер, компьютерлік бағдарламалар және компьютерлер жатады. Цифрлық тізбектің немесе детерминистік компьютерлік бағдарламаның кез келген сәттегі нәтижесі оның ағымдағы кірістеріне және күйіне толыққанды байланысты болады.
In information technology and computer science, a system is described as stateful if it is designed to remember preceding events or user interactions; the remembered information is called the state of the system. The set of states a system can occupy is known as its state space. In a discrete system, the state space is countable and often finite. The system's internal behaviour or interaction with its environment consists of separately occurring individual actions or events, such as accepting input or producing output, that may or may not cause the system to change its state. Examples of such systems are digital logic circuits and components, automata and formal language, computer programs, and computers. The output of a digital circuit or deterministic computer program at any time is completely determined by its current inputs and its state.
Цифрлық логикалық схеманың күйі
Цифрлық логикалық тізбектерді екі түрге бөлуге болады: комбинациялық логика, оның шығыс сигналдары тек қазіргі кіріс сигналдарына тәуелді, және реттік логика, оның шығыстары ағымдағы кірістер мен кірістердің бұрынғы тарихының нәтижесі болып табылады. Реттік логикада бұрынғы кірістерден алынған ақпарат электрондық жад элементтерінде, мысалы, триггерлерде сақталады. Осы жад элементтерінде сақталған мазмұн, белгілі бір уақыт мезетінде, тізбектің күйі деп аталады және тізбекке қолжетімді өткен туралы барлық ақпаратты қамтиды. Әрбір екілік жад элементі, мысалы, триггер, тек екі мүмкін күйге ие: бір немесе нөл. Жады элементтерінің саны шектеулі болғандықтан, цифрлық тізбектің де тек белгілі бір шектеулі күйлері болады. Егер N – тізбектегі екілік жад элементтерінің саны болса, тізбекке тән болатын ең көп күйлер саны 2N-ге тең болады.
Digital logic circuits can be divided into two types: combinational logic, whose output signals are dependent only on its present input signals, and sequential logic, whose outputs are a function of both the current inputs and the past history of inputs. In sequential logic, information from past inputs is stored in electronic memory elements, such as flip flops. The stored contents of these memory elements, at a given point in time, is collectively referred to as the circuit's state and contains all the information about the past to which the circuit has access. Since each binary memory element, such as a flip flop, has only two possible states, one or zero, and there is a finite number of memory elements, a digital circuit has only a certain finite number of possible states. If N is the number of binary memory elements in the circuit, the maximum number of states a circuit can have is 2N.
Бағдарламаның күйі
Сол сияқты, компьютерлік бағдарлама да деректерді компьютер жадындағы орындарды білдіретін айнымалыларға (variables) сақтайды. Бағдарлама орындалып жатқан кез келген сәтте осы жад орындарындағы мазмұн бағдарламаның күйі деп аталады. Күй туралы арнайы анықтама сериялық немесе тізбектелген түрде дерек ағындарымен жұмыс істейтін компьютерлік бағдарламалар үшін қолданылады, мысалы, синтаксистік талдағыштар, қауіпсіздік қабырғалары, байланыс протоколдары және шифрлеу. Сериялық бағдарламалар кіріс деректерінің символдары немесе пакеттерін бірінен соң бірі тізбектеп өңдейді. Мұндай бағдарламалардың кейбіреулерінде бұрын алынған деректердің символдары немесе пакеттері туралы ақпарат айнымалыларда сақталады және ағымдағы символ немесе пакетті өңдеуге әсер ету үшін пайдаланылады. Бұл күйлі протокол деп аталады, ал бұрынғы өңдеу циклынан өткен деректер күй деп аталады. Ал кейбіреулерінде бағдарлама бұрынғы дерек ағыны туралы ешқандай ақпаратты сақтамайды және әрбір дерек кірісімен жаңадан басталады; мұндай протокол күйсіз протокол деп аталады. Императивті бағдарламалау – бағдарламалау парадигмасы (бағдарламалау тілін жобалау әдісі), ол есептеуді бағдарламаның күйі және бағдарламаның күйін өзгертетін операторлар тұрғысынан сипаттайды. Күйдің өзгеруі жасырын түрде, бағдарлама орындалған кезде басқарылады, сондықтан бағдарламаның басқа бөлімдері жасаған күйдің өзгеруін көруге болады, бұл жанама әсерлер деп аталады. Декларативті бағдарламалау тілдерінде бағдарлама қажетті нәтижелерді сипаттайды және күйді тікелей өзгертпейді. Функционалдық бағдарламалауда күй әдетте уақытша логикамен, бағдарлама орындалғанның әр қадамында бағдарламаның күйін көрсететін нақты айнымалылар ретінде бейнеленеді: күй айнымалысы күйді түрлендіретін функцияның кіріс параметрі ретінде беріледі, ол жаңартылған күйді қайтару мәнінің бір бөлігі ретінде қайтарады. Таза функционалдық кіші бағдарлама тек оның ауқымындағы күй айнымалылары арқылы көрсетілген күйдің өзгеруін көреді.
Similarly, a computer program stores data in variables, which represent storage locations in the computer's memory. The contents of these memory locations, at any given point in the program's execution, are called the program's state. A more specialized definition of state is used for computer programs that operate serially or sequentially on streams of data, such as parsers, firewalls, communication protocols and encryption. Serial programs operate on the incoming data characters or packets sequentially, one at a time. In some of these programs, information about previous data characters or packets received is stored in variables and used to affect the processing of the current character or packet. This is called a stateful protocol and the data carried over from the previous processing cycle is called the state. In others, the program has no information about the previous data stream and starts fresh with each data input; this is called a stateless protocol. Imperative programming is a programming paradigm (way of designing a programming language) that describes computation in terms of the program state, and of the statements which change the program state. Changes of state are implicit, managed by the program runtime, so that a subroutine has visibility of the changes of state made by other parts of the program, known as side effects. In declarative programming languages, the program describes the desired results and doesn't specify changes to the state directly. In functional programming, state is usually represented with temporal logic as explicit variables that represent the program state at each step of a program execution: a state variable is passed as an input parameter of a state transforming function, which returns the updated state as part of its return value. A pure functional subroutine only has visibility of changes of state represented by the state variables in its scope.
Шекті күйдегі машиналар
Кез келген уақыттағы тізбектік схеманың немесе компьютерлік бағдарламаның нәтижесі толығымен оның ағымдағы кірістерімен және ағымдағы күйімен анықталады. Әрбір екілік жад элементінің тек екі мүмкін күйі бар: 0 немесе 1. Сондықтан, схема қабылдай алатын әр түрлі күйлердің жалпы саны шектеулі және жад элементтерінің санымен анықталады. Егер N екілік жад элементі болса, цифрлық схеманың ең көп дегенде 2N ерекше күйі болуы мүмкін. Күй түсінігі есептеудің абстрактілі математикалық моделінде – шекті күй машинасы деп аталатын моделде ресмилендіріледі, ол тізбектік цифрлық схемаларды және компьютерлік бағдарламаларды жобалау үшін қолданылады.
The output of a sequential circuit or computer program at any time is completely determined by its current inputs and current state. Since each binary memory element has only two possible states, 0 or 1, the total number of different states a circuit can assume is finite, and fixed by the number of memory elements. If there are N binary memory elements, a digital circuit can have at most 2N distinct states. The concept of state is formalized in an abstract mathematical model of computation called a finite state machine, used to design both sequential digital circuits and computer programs.
Мысалдар
Күнделікті қолданылатын құрылғылардың мысалы – теледидар. Теледидар арнасын өзгерту үшін пайдаланушы әдетте қашықтан басқару пультіндегі «арнаны жоғары» немесе «арнаны төмен» батырмасын басып, құрылғыға кодталған сигнал жібереді. Пайдаланушының қалаған жаңа арнасын есептеу үшін теледидардағы цифрлық тюнерде қазіргі арнаның нөмірі сақталуы тиіс. Жаңа арнаның нөмірін алу үшін бұл санға біреуді қосып немесе азайтып, теледидарды сол арнаны қабылдауға бейімдейді. Бұл жаңа нөмір ағымдағы арна ретінде сақталады. Сол сияқты, теледидар да динамикпен шығарылатын дыбыс деңгейін бақылайтын санды сақтайды. «Дыбысты көтеру» немесе «Дыбысты төмендету» батырмаларын басу арқылы бұл сан өсіріледі немесе кемітіледі, соның нәтижесінде дыбыстың жаңа деңгейі орнатылады. Қазіргі арна мен қазіргі дыбыс деңгейінің саны – теледидардың жай-күйінің бір бөлігі. Олар теледидар өшірілген кезде ақпаратты сақтайтын тұрақты емес жадта сақталады, сондықтан теледидар қайта қосылғанда бұрынғы арна мен дыбыс деңгейіне оралады. Мысалы келтесек, микропроцессордың жай-күйі – оның барлық жад элементтерінің мазмұны: аккумуляторлар, сақтау тізілімдері, деректер кэштері және флагтар. Ноутбук сияқты компьютерлер энергияны үнемдеу үшін процессорды тоқтату арқылы ұйқы режиміне өткенде, процессордың жай-күйі компьютердің қатты дискісінде сақталады, осылайша компьютер ұйқыдан оянғанда оны қалпына келтіруге болады және процессор тоқтаған жерінен жұмысын жалғастыра алады.
An example of an everyday device that has a state is a television set. To change the channel of a TV, the user usually presses a "channel up" or "channel down" button on the remote control, which sends a coded message to the set. In order to calculate the new channel that the user desires, the digital tuner in the television must have stored in it the number of the current channel it is on. It then adds one or subtracts one from this number to get the number for the new channel, and adjusts the TV to receive that channel. This new number is then stored as the current channel. Similarly, the television also stores a number that controls the level of volume produced by the speaker. Pressing the "volume up" or "volume down" buttons increments or decrements this number, setting a new level of volume. Both the current channel and current volume numbers are part of the TV's state. They are stored in non volatile memory, which preserves the information when the TV is turned off, so when it is turned on again the TV will return to its previous station and volume level. As another example, the state of a microprocessor is the contents of all the memory elements in it: the accumulators, storage registers, data caches, and flags. When computers such as laptops go into hibernation mode to save energy by shutting down the processor, the state of the processor is stored on the computer's hard disk, so it can be restored when the computer comes out of hibernation, and the processor can take up operations where it left off.