Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание, стр. 344

4. Выполните программу исключения методом Гаусса, т.е. завершите ее, скомпилируйте и протестируйте на простом примере.

5. Примените программу исключения методом Гаусса к системе

и и убедитесь, что программа завершится крахом. Затем попробуйте вызвать функцию .

6. Замените циклами векторные операции

и в программе исключения методом Гаусса. Протестируйте и прокомментируйте эту программу.

7. Перепишите программу исключения методом Гаусса без помощи библиотеки

. Иначе говоря, используйте встроенные массивы или класс vector, а не класс .

8. Проиллюстрируйте метод исключения методом Гаусса.

9. Перепишите функцию

, не являющуюся членом класса , так, чтобы она возвращала объект класса , содержащий объекты, имеющие тип примененной функции. Иначе говоря, функция должна возвращать объект класса , где — тип значения, возвращаемого функцией . Предупреждение: это решение требует информации о шаблонах, которая не излагалась в этой книге.

10. Насколько случайной является функция

? Напишите программу, принимающую два целых числа и из потока ввода, раз вызывающую функцию и записывающую результат. Выведите на экран количество выпавших чисел из каждого диапазона и оцените, насколько постоянным является их количество. Выполните программу с небольшими значениями и небольшими значениями , чтобы убедиться в том, что очевидные смещения возникают только при небольшом количестве испытаний.

11. Напишите функцию

, аналогичную функции swap_rows() из раздела 24.5.3. Очевидно, что для этого необходимо изучить код библиотеки . Не беспокойтесь об эффективности своей программы: быстродействие функции в принципе не может превышать быстродействие функции .

12. Реализуйте операторы

и

При необходимости посмотрите их математические определения в учебниках.

Послесловие

Если вы не любите математику, то, возможно, вам не понравилась эта глава и вы выберете для себя область приложений, в которой изложенная выше информация не понадобится. С другой стороны, если вы любите математику, то мы надеемся, что вы оцените точность выражения математических понятий в представленном нами коде.

Глава 25

Программирование встроенных систем

В этой главе мы рассмотрим вопросы программирования встроенных систем; иначе говоря, обсудим темы, связанные в первую очередь с написанием программ для устройств, которые не являются традиционными компьютерами с экранами и клавиатурами. Основное внимание уделяется принципам и методам программирования таких устройств, языковым возможностям и стандартам кодирования, необходимым для непосредственной работы с аппаратным обеспечением. К этим темам относятся управление ресурсами и памятью, использование указателей и массивов, а также манипулирование битами. Главный акцент делается на безопасном использовании, а также на альтернативе использованию низкоуровневых средств. Мы не стремимся описывать специализированные архитектуры устройств или способы прямого доступа к памяти аппаратного обеспечения, для этого существует специализированная литература. В качестве иллюстрации мы выбрали реализацию алгоритма кодирования-декодирования.

25.1. Встроенные системы

 

 Большая часть существующих компьютеров не выглядит как компьютеры. Они просто являются частью более крупной системы или устройства. Рассмотрим примеры.

• Автомобили. В современный автомобиль могут быть встроены десятки компьютеров, управляющих впрыскиванием топлива, следящих на работой двигателя, настраивающих радио, контролирующих тормоза, наблюдающих за давлением в шинах, управляющих дворниками на ветровом стекле и т.д.

• Телефоны. Мобильный телефон содержит как минимум два компьютера; один из них обычно специализируется на обработке сигналов.

• Самолеты. Современный самолет оснащен компьютерами, управляющими буквально всем: от системы развлечения пассажиров до закрылок, оптимизирующих подъемную силу крыла.

• Фотоаппараты. Существуют фотоаппараты с пятью процессорами, в которых каждый объектив имеет свой собственный процессор.

• Кредитные карточки (и все семейство карточек с микропроцессорами).

• Мониторы и контроллеры медицинского оборудования (например, сканеры для компьютерной томографии).

• Грузоподъемники (лифты).

• Карманные компьютеры.

• Кухонное оборудование (например, скороварки и хлебопечки).

• Телефонные коммутаторы (как правило, состоящие из тысяч специализированных компьютеров).

• Контроллеры насосов (например, водяных или нефтяных).

• Сварочные роботы, которые используются в труднодоступных или опасных местах, где человек работать не может.

• Ветряки. Некоторые из них способны вырабатывать мегаватты электроэнергии и имеют высоту до 70 метров.

• Контроллеры шлюзов на дамбах.

• Мониторы качества на конвейерах.

• Устройства считывания штриховых кодов.

• Автосборочные роботы.

• Контроллеры центрифуг (используемых во многих процессах медицинского анализа).

• Контроллеры дисководов.

 

 Эти компьютеры являются частью более крупных систем, которые обычно не похожи на компьютеры и о которых мы никогда не думаем как о компьютерах. Когда мы видим автомобиль, проезжающий по улице, мы не говорим: “Смотрите, поехала распределенная компьютерная система!” И хотя автомобиль в том числе является и распределенной компьютерной системой, ее действия настолько тесно связаны с работой механической, электронной и электрической систем, что мы не можем считать ее изолированным компьютером. Ограничения, наложенные на работу этой системы (временные и пространственные), и понятие корректности ее программ не могут быть отделены от содержащей ее более крупной системы. Часто встроенный компьютер управляет физическим устройством, и корректное поведение компьютера определяется как корректное поведение самого физического устройства. Рассмотрим крупный дизельный судовой двигатель.