الولاية (علوم الحاسوب)

الموسوعة الحرة

في تكنولوجيا المعلومات وعلوم الحاسوب ، يوصف النظام بأنه نظام ذو حالة إذا كان مصممًا لتذكر الأحداث السابقة أو تفاعلات المستخدم؛ [ 1 ] وتسمى المعلومات التي تم تذكرها حالة النظام.

تُعرف مجموعة الحالات التي يمكن أن يشغلها النظام باسم فضاء الحالة . في النظام المنفصل ، يكون فضاء الحالة قابلاً للعد وغالبًا ما يكون محدودًا . يتكون السلوك الداخلي للنظام أو تفاعله مع بيئته من إجراءات أو أحداث فردية تحدث بشكل منفصل، مثل استقبال المدخلات أو إنتاج المخرجات، والتي قد تؤدي أو لا تؤدي إلى تغيير حالة النظام. من أمثلة هذه الأنظمة دوائر ومكونات المنطق الرقمي ، والآلات واللغات الرسمية ، وبرامج الحاسوب ، والحواسيب .

إن مخرجات الدائرة الرقمية أو برنامج الحاسوب الحتمي في أي وقت تتحدد بشكل كامل من خلال مدخلاتها الحالية وحالتها. [ 2 ]

حالة دائرة المنطق الرقمي

يمكن تقسيم دوائر المنطق الرقمي إلى نوعين: المنطق التوافقي ، الذي تعتمد إشارات خرجه فقط على إشارات دخله الحالية، والمنطق التتابعي ، الذي تعتمد مخرجاته على كلٍ من المدخلات الحالية وتاريخ المدخلات السابقة. [ 3 ] في المنطق التتابعي، تُخزَّن المعلومات من المدخلات السابقة في عناصر ذاكرة إلكترونية، مثل القلابات . يُشار إلى المحتويات المخزنة في عناصر الذاكرة هذه، عند نقطة زمنية معينة، مجتمعةً باسم حالة الدائرة، وتحتوي على جميع المعلومات المتعلقة بالماضي التي يمكن للدائرة الوصول إليها. [ 4 ]

بما أن كل عنصر ذاكرة ثنائي ، مثل القلاب، له حالتان محتملتان فقط، 1 أو 0 ، وبما أن عدد عناصر الذاكرة محدود، فإن الدائرة الرقمية لها عدد محدود من الحالات الممكنة. إذا كان N هو عدد عناصر الذاكرة الثنائية في الدائرة، فإن الحد الأقصى لعدد الحالات التي يمكن أن تمتلكها الدائرة هو 2^ N .

حالة البرنامج

وبالمثل، يخزن برنامج الحاسوب البيانات في متغيرات ، تمثل مواقع تخزين في ذاكرة الحاسوب . ويُطلق على محتويات مواقع الذاكرة هذه، في أي لحظة معينة من تنفيذ البرنامج، اسم حالة البرنامج . [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

يُستخدم تعريفٌ أكثر تخصصًا للحالة في برامج الحاسوب التي تعمل بشكلٍ تسلسلي أو متتابع على تدفقات البيانات ، مثل المحللات اللغوية ، وجدران الحماية ، وبروتوكولات الاتصال ، والتشفير . تعمل البرامج التسلسلية على أحرف أو حزم البيانات الواردة بالتتابع، حرفًا تلو الآخر. في بعض هذه البرامج، تُخزَّن معلومات حول أحرف أو حزم البيانات السابقة المُستلمة في متغيرات، وتُستخدم للتأثير على معالجة الحرف أو الحزمة الحالية. يُسمى هذا بروتوكولًا ذا حالة ، وتُسمى البيانات المنقولة من دورة المعالجة السابقة بالحالة . في برامج أخرى، لا يملك البرنامج أي معلومات حول تدفق البيانات السابق، ويبدأ من جديد مع كل إدخال بيانات؛ يُسمى هذا بروتوكولًا بلا حالة .

البرمجة الإجرائية هي نموذج برمجي (طريقة لتصميم لغة برمجة ) يصف العمليات الحسابية بدلالة حالة البرنامج، والعبارات التي تُغير هذه الحالة. تكون تغييرات الحالة ضمنية، وتُدار بواسطة وقت تشغيل البرنامج، بحيث يكون للروتين الفرعي رؤية لتغييرات الحالة التي تُجريها أجزاء أخرى من البرنامج، والمعروفة بالآثار الجانبية .

تسعى البرمجة كائنية التوجه إلى تحسين نماذج البرمجة الإجرائية والأمرية من خلال تغليف الحالة (والسلوك) ذات الصلة داخل الكائنات . غالبًا ما تُخفى حالة الكائن في محاولة لعزله عن الكائنات الأخرى وتقليل الترابط بينها . [ 8 ] تُعرف الحالة المخفية بهذه الطريقة باسم "الحالة الداخلية" للكائن.

في لغات البرمجة التصريحية ، يصف البرنامج النتائج المرجوة ولا يحدد التغييرات في الحالة بشكل مباشر.

في البرمجة الوظيفية ، يُعبَّر عن الحالة عادةً باستخدام منطق زمني كمتغيرات صريحة تُمثل حالة البرنامج في كل خطوة من خطوات تنفيذه: يُمرَّر متغير الحالة كمعامل إدخال لدالة تحويل الحالة، والتي تُعيد الحالة المُحدَّثة كجزء من قيمتها المُعادة. لا يمتلك الروتين الوظيفي البحت رؤيةً إلا لتغييرات الحالة المُمثلة بمتغيرات الحالة ضمن نطاقه.

آلات الحالة المحدودة

يتحدد خرج الدائرة التسلسلية أو برنامج الحاسوب في أي لحظة بشكل كامل من خلال مدخلاتها وحالتها الراهنة. ولأن كل عنصر من عناصر الذاكرة الثنائية لا يملك إلا حالتين محتملتين، 0 أو 1، فإن العدد الإجمالي للحالات المختلفة التي يمكن أن تتخذها الدائرة محدود، ومحدد بعدد عناصر الذاكرة. فإذا كان هناك N عنصرًا من عناصر الذاكرة الثنائية، فإن الدائرة الرقمية يمكن أن يكون لها على الأكثر 2^ N حالة مميزة. وقد تم صياغة مفهوم الحالة في نموذج رياضي مجرد للحوسبة يُسمى آلة الحالة المحدودة ، ويُستخدم لتصميم كل من الدوائر الرقمية التسلسلية وبرامج الحاسوب.

أمثلة

من الأمثلة على الأجهزة اليومية التي لها حالة، جهاز التلفزيون . لتغيير قناة التلفزيون، يضغط المستخدم عادةً على زر رفع القناة أو خفضها في جهاز التحكم عن بُعد، مما يرسل رسالة مشفرة إلى الجهاز. لحساب القناة الجديدة المطلوبة، يجب أن يكون لدى موالف التلفزيون الرقمي رقم القناة الحالية مخزنًا فيه. ثم يضيف أو يطرح واحدًا من هذا الرقم للحصول على رقم القناة الجديدة، ويضبط التلفزيون لاستقبالها. يُخزن هذا الرقم الجديد كرقم القناة الحالية . وبالمثل، يخزن التلفزيون أيضًا رقمًا يتحكم في مستوى صوت السماعة. يؤدي الضغط على زر رفع الصوت أو خفضه إلى زيادة أو إنقاص هذا الرقم، مما يحدد مستوى صوت جديدًا. يُعد كل من رقم القناة الحالية ورقم مستوى الصوت الحالي جزءًا من حالة التلفزيون. يتم تخزينهما في ذاكرة غير متطايرة ، مما يحافظ على المعلومات عند إيقاف تشغيل التلفزيون، بحيث يعود عند تشغيله مرة أخرى إلى القناة ومستوى الصوت السابقين.

كمثال آخر، حالة الحاسوب الشخصي هي محتويات جميع عناصر الذاكرة فيه. عندما تدخل أجهزة الكمبيوتر، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، في وضع السكون لتوفير الطاقة عن طريق إيقاف تشغيل المعالج، تُخزَّن حالة المعالج على القرص الصلب للحاسوب ، بحيث يمكن استعادتها عند خروج الحاسوب من وضع السكون، ويستأنف المعالج عمله من حيث توقف.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "ما هو مفهوم انعدام الدولة؟ - تعريف من موقع WhatIs.com" . techtarget.com .
  2. ↑ هاريس، ديفيد موني؛ هاريس، سارة ل. (2007). التصميم الرقمي وهندسة الحاسوب . الولايات المتحدة الأمريكية: مورغان كوفمان. ص 103. ISBN  978-0123704979.
  3. ↑ كايسلين، هوبرت (2008). تصميم الدوائر المتكاملة الرقمية: من بنى VLSI إلى تصنيع CMOS . المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج. ص 735. ISBN  978-0521882675.
  4. ↑ سرينات، ن. ك. (أغسطس 2005). المعالج الدقيق 8085: البرمجة والربط البيني . برنتيس هول الهند المحدودة. ص 326. ISBN  978-8120327856تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 ديسمبر 2012 ، صفحة 46
  5. ↑ لابلانت، فيليب أ. (2000). قاموس علوم الحاسوب والهندسة والتكنولوجيا . الولايات المتحدة الأمريكية: مطبعة سي آر سي. ص 466. ISBN  978-0849326912.
  6. ↑ ميسرا، جاياديف (2001). منهج البرمجة المتعددة: نظرية البرمجة للتطبيقات الموزعة . سبرينغر. ص 14. ISBN  978-0387952062.
  7. ^ براتا ، ستيفن براتا (2004). C التمهيدي بلس، الطبعة الخامسة . تعليم بيرسون. ص 113 – 114. ISBN  978-0132713603.
  8. ↑ بوش، جرادي؛ ماكسيمتشوك، روبرت أ.؛ إنجل، مايكل و.؛ يونغ، بوبي ج.؛ كونالين، جيم؛ هيوستن، كيلي أ. (2007). التحليل والتصميم الموجه للكائنات مع التطبيقات ( الطبعة الثالثة). الولايات المتحدة الأمريكية: أديسون-ويسلي. ص 78-31. ISBN   0-201-89551-X.