Установка и файловая система MATLAB.

⇐ ПредыдущаяСтр 40 из 45Следующая ⇒

Новая версия системы MATLAB 6 — весьма громоздкий программный комплекс, который требует до 1-1, 5 Гбайт дисковой памяти. Поэтому он поставляются исключительно на компакт-дисках. Полный комплект системы размещается на двух компакт-дисках только для чтения (CD-ROM), на одном из которых размещены PDF -файлы документации.

Для успешной установки MATLAB необходимы следующие минимальные средства:

1. компьютер с микропроцессором не ниже Pentium и математическим сопроцессором,

2. устройство считывания компакт дисков (привод CD-ROM), мышь, 8-разрядный графический адаптер и монитор, поддерживающие не менее 256 цветов;

3. ОС Windows 95/98 / Me (Millennium Edition) /2000/ (допускается также NT4 );

4. ОЗУ емкостью 64 Мбайт для минимального варианта системы;

5. до 1, 5 Гбайт дискового пространства при полной установке всех расширений и всех справочных систем.

Для использования расширенных возможностей системы нужны графический ускоритель, Windows -совместимые звуковая карта и принтер, текстовый процессор Microsoft Word 95/97/2000 для реализации Notebook, компиляторы языков Си/Си++ и/или ФОРТРАН для подготовки собственных файлов расширения и браузер Netscape Navigator 4.0 и выше или Microsoft Internet Explorer 4.0 и выше. Для просмотра файлов справочной системы в формате PDF нужна программа Adobe Reader или Adobe Acrobat 3.0 и выше.

Установка системы обычно не имеет никаких специфических особенностей и подобна установке других программных продуктов. Но в среде Windows 2000/NT4 установить и первый раз запустить систему должен администратор системы. От вас требуется задать свое имя (фамилию), сокращенное название организации и пароль, который указывается на установочном компакт-диске или в имеющемся на нем файле. Возможны типичная установка и выборочная, в ходе которой вам предлагается выбор компонентов системы. Последняя предпочтительнее, так как из-за огромного объема системы ее полная установка не всегда возможна. Для установки системы на ПК достаточно вставить 1-ый установочный компакт-диск, он запускается автоматически, и Мастер установки проверяет, нет ли необходимости обновить или установить виртуальную машину Java фирмы Microsoft. Если такая необходимость есть, то вам надо согласиться с предложением Мастера установки. После того как Мастер установки установит или обновит виртуальную машину Java Microsoft, нужно обязательно ответить согласием на предложение перезагрузить компьютер. Если Мастер установки не предложил вам обновить вашу виртуальную машину Java, но в процессе установки сообщит, что необходимый класс Java отсутствует, не прерывайте установку и не извлекайте компакт-диск. Достаточно выбрать Пуск > Выполнить > Обзор, выбрать в папке msutils установочного компакт-диска файл msjavx86.exe и запустить его. После установки виртуальной машины Java и перезагрузки компьютера установка MATLAB продолжится автоматически. Выполнив эти установки и щелкнув кнопку Next (Далее), можно получить окно с полем для указания имени папки, в которую будет установлена система, и с полным перечнем компонентов системы. В нем следует установить флажки напротив названий нужных компонентов. Запуск MATLAB без перезагрузки компьютера не рекомендуется, поскольку может протекать некорректно.

В MATLAB особое значение имеют файлы двух типов — с расширениями.mat и.т. 1-ые являются бинарными файлами, в которых могут храниться значения переменных. 2-ыепредставляют собой текстовые файлы, содержащие внешние программы, определения команд и функций системы. Нередко встречаются и файлы с расширением.с (коды на языке Си ), файлы с откомпилированными кодами MATLAB с расширением.тех. Исполняемые файлы имеют расширение.ехе. Особое значение имеет папка MATLAB/TOOLBOX/MATLAB. В ней содержится набор стандартных m-файлов системы.

136 . Основные объекты MATLAB

Центральным понятием всех математических систем является математическое выражение. Оно задает то, что должно быть вычислено в численном (реже символьном) виде. Математические выражения строятся на основе чисел, констант, переменных, операторов, функций и разных спецзнаков.

Число — простейший объект языка MATLAB, представляющий количественные данные. Числа можно считать константами, имена которых совпадают с их значениями. Числа используются в общепринятом представлении о них. Они могут быть целыми, дробными, с фиксированной и плавающей точкой. Для отделения порядка числа от мантиссы используется символ е. Знак «плюс» у чисел не проставляется, а знак «минус» у числа называют унарным минусом. Пробелы между символами в числах не допускаются.

Числа могут быть комплексными: z =Rе(x)+Im(x)*i (действительную Re(z) и мнимую Im(z) части).

Функция real (z) возвращает действительную часть комплексного числа, Re(z), a функция imag(z) — мнимую, Im(z). Для получения модуля комплексного числа используется функция abs(z), а для вычисления фазы — angle(Z).

В MATLAB не принято делить числа на целые и дробные, короткие и длинные и т. д., как это принято в большинстве языков программирования, хотя задавать числа в таких формах можно. Вообще же операции над числами выполняются в формате, который принято считать форматом с двойной точностью. Такой формат удовлетворяет подавляющему большинству требований к численным расчетам, но совершенно не подходит для символьных вычислений с произвольной (абсолютной) точностью. Символьные вычисления MATLAB может выполнять с помощью специального пакета расширения Symbolic Math Toolbox.

Константа — это предварительно определенное числовое или символьное значение, представленное уникальным именем. Числа (например 1, -2 и 1.23) являются безымянными числовыми константами.

Другие виды констант в MATLAB принято назвать системными переменными, поскольку, с одной стороны, они задаются системой при ее загрузке, а с другой — могут переопределяться.

Символьная константа — это цепочка символов, заключенных в апострофы, например: 'Hello my friend! ' Если в апострофы помещено математическое выражение, то оно не вычисляется и рассматривается просто как цепочка символов.

Поскольку MATLAB используется для достаточно сложных вычислений, важное значение имеет наглядность их описания. Она достигается, в частности, с помощью текстовых комментариев. Текстовые комментарии вводятся с помощью символа %.

Переменные — это имеющие имена объекты, способные хранить некоторые, обычно разные по значению, данные. В зависимости от этих данных переменные могут быть числовыми или символьными, векторными или матричными.

В системе MATLAB можно задавать переменным определенные значения. Типы переменных заранее не декларируются. Они определяются выражением, значение которого присваивается переменной. Так, если это выражение — вектор или матрица, то переменная будет векторной или матричной.

Имя переменной ( ее идентификатор) может содержать сколько угодно символов, но запоминается и идентифицируется только 31 начальный символ. Имя любой переменной не должно совпадать с именами других переменных, функций и процедур системы, т. е. оно должно быть уникальным. Имя должно начинаться с буквы, может содержать буквы, цифры и символ подчеркивания _. Недопустимо включать в имена переменных пробелы и специальные знаки, например +,.-, *, / и т. д., поскольку в этом случае правильная интерпретация выражений становится невозможной.

В памяти компьютера переменные занимают определенное место, называемое рабочей областью (workspace). Для очистки рабочей области используется функция c lear в разных формах, например: clear — уничтожение определений всех переменных; clear x — уничтожение определения переменной х; clear a, b, с — уничтожение определений нескольких переменных. Уничтоженная (стертая в рабочей области) переменная становится неопределенной. Использовать неопределенные переменные нельзя, и такие попытки будут сопровождаться выдачей сообщений об ошибке.

Оператор — это специальное обозначение для определенной операции над данными — операндами. Например, простейшими арифметическими операторами являются знаки суммы +, вычитания -, умножения * и деления /. Операторы используются совместно с операндами. Следует отметить, что большинство операторов относится к матричным операциям, что может служить причиной серьезных недоразумений. Например, операторы умножения * и деления / вычисляют произведение и частное от деления двух многомерных массивов, векторов или матриц. Есть ряд специальных операторов, например, оператор \ означает деление справа налево, а операторы. * и. / означают соответственно поэлементное умножение и поэлементное деление массивов. Полный список операторов можно получить, используя команду » help ops.

Функции — это имеющие уникальные имена объекты, выполняющие определенные преобразования своих аргументов и при этом возвращающие результаты этих преобразований. Возврат результата — отличительная черта функций. Функции в общем случае имеют список аргументов (параметров), заключенный в круглые скобки. Например, функция Бесселя записывается как bessel(NU.X). В данном случае список параметров содержит два аргумента — NU в виде скаляра и X в виде вектора. Многие функции допускают ряд форм записи, отличающихся списком параметров.

Очень часто необходимо произвести формирование упорядоченных числовых последовательностей. Такие последовательности нужны для создания векторов или значений абсциссы при построении графиков. Для этого в MATLAB используется оператор: (двоеточие)

Начальное_значение: Шаг: Конечное_значение

Данная конструкция порождает возрастающую последовательность чисел, которая начинается с начального значения, идет с заданным шагом и завершается конечным значением. Если Шаг не задан, то он принимает значение 1. Если конечное значение указано меньшим, чем начальное значение, — выдается сообщение об ошибке.

Пакеты с расширения МАТLАВ.

Полный состав системы MATLAB 6.0 содержит ряд компонентов, название, номер версии и дату создания которых можно вывести на просмотр командой ver.

Практически все пакеты расширения в MATLAB 6.0 обновлены и датируются 2000 годом. Заметно расширено их описание, которое в PDF-формате уже занимает много более десятка тысяч страниц. Рассмотрим содержание некоторых основных пакетов расширения.

Пакет расширения Simulink служит для имитационного моделирования моделей, состоящих из графических блоков с заданными свойствами (параметрами). Компоненты моделей, в свою очередь, являются графическими блоками и моделями, которые содержатся в ряде библиотек и с помощью мыши могут переноситься в основное окно и соединяться друг с другом необходимыми связями. В состав моделей могут включаться источники сигналов различного вида, виртуальные регистрирующие приборы, графические средства анимации. Двойной щелчок мышью на блоке модели выводит окно со списком его параметров, которые пользователь может менять. Запуск имитации обеспечивает математическое моделирование построенной модели с наглядным визуальным представлением результатов. Пакет основан на построении блочных схем путем переноса блоков из библиотеки компонентов в окно редактирования создаваемой пользователем модели. Затем модель запускается на выполнение. Simulink составляет и решает уравнения состояния модели и позволяет подключать в нужные ее точки разнообразные виртуальные измерительные приборы.

Подключающаяся к Simulink мощная подсистема имитационного моделирования в реальном масштабе времени (при наличии дополнительных аппаратных средств в виде плат расширения компьютера), представленная пакетами расширения Real Time Windows Target и Workshop, — мощное средство управления реальными объектами и системами. Кроме того, эти расширения позволяют создавать исполняемые коды моделей.

Достоинством такого моделирования является его математическая и физическая наглядность. В компонентах моделей Simulink можно задавать не только фиксированные параметры, но и математические соотношения, описывающие поведение моделей.

Генераторы отчетов Report Generator для MATLAB и Simulink — средство, введенное еще в MATLAB 5.3.1, дает информацию о работе системы MATLAB и пакета расширения Simulink. Это средство полезно при отладке сложных вычислительных алгоритмов или при моделировании сложных систем. Генераторы отчетов запускаются командой Report. Отчеты могут быть представлены в виде программ и редактироваться. Генераторы отчетов могут запускать входящие в отчеты команды и фрагменты программ и позволяют проконтролировать поведение сложных вычислений.

Neural Networks Toolbox – это пакет прикладных программ, содержащих средства для построения нейронных сетей, базирующихся на поведении математического аналога нейрона. Пакет обеспечивает эффективную поддержку проектирования, обучения и моделирования множества известных сетевых парадигм, от базовых моделей персептрона до самых современных ассоциативных и самоорганизующихся сетей. Пакет может быть использован для исследования и применения нейронных сетей к таким задачам, как обработка сигналов, нелинейное управление и финансовое моделирование.

В пакет включены более 15 известных типов сетей и обучающих правил, позволяющих пользователю выбирать наиболее подходящую для конкретного приложения или исследовательской задачи парадигму. Для каждого типа архитектуры и обучающих правил имеются функции инициализации, обучения, адаптации, создания и моделирования, демонстрации и пример приложения сети.

Пакет прикладных программ Fuzzy Logic относится к теории нечетких множеств. Обеспечивается поддержка современных методов нечеткой кластеризации и адаптивных нечетких нейронных сетей. Графические средства пакета позволяют интерактивно отслеживать особенности поведения системы. Основные возможности пакета таковы:

· определение переменных, нечетких правил и функций принадлежности;

· интерактивный просмотр нечеткого логического вывода;

· современные методы: адаптивный нечеткий вывод с использованием нейронных сетей, нечеткая кластеризация;

· интерактивное динамическое моделирование в Simulink;

· генерация переносимого Си кода с помощью Real-Time Workshop.

Symbolic Math Toolbox – это пакет прикладных программ, дающих системе MATLAB принципиально новые возможности — возможности решения задач в символьном (аналитическом) виде, включая реализацию точной арифметики произвольной разрядности. Обеспечивает выполнение символьного дифференцирования и интегрирования, вычисление сумм и произведений, разложение в ряды Тейлора и Маклорена, операции со степенными многочленами (полиномами), вычисление корней полиномов, решение в аналитическом виде нелинейных уравнений, всевозможные символьные преобразования, подстановки и многое другое. Имеет команды прямого доступа к ядру системы Maple V.

Пакет позволяет готовить процедуры с синтаксисом языка программирования системы Maple V и устанавливать их в системе MATLAB. К сожалению, по возможностям символьной математики пакет сильно уступает специализированным системам компьютерной алгебры, таким как новейшие версии Maple и Mathematica.

В MATLAB входит множество пакетов расширения, усиливающих математические возможности системы, повышающих скорость, эффективность и точность вычислений.

Пакет NAG Foundation Toolbox содержит сотни новых функций. Названия функций и синтаксис их вызова заимствованы из известной библиотеки NAG Foundation Library. Библиотека NAG Foundation предоставляет свои функции в виде объектных кодов и соответствующих m-файлов для их вызова. Пакет обеспечивает следующие возможности:

· вычисление корней многочленов и модифицированный метод Лагерра;

· вычисление суммы ряда: дискретное и эрмитово-дискретное преобразование Фурье;

· обыкновенные дифференциальные уравнения: методы Адамса и Рунге-Кутта;

· уравнения в частных производных;

· интерполяция;

· вычисление собственных значений и векторов, сингулярных чисел, поддержка комплексных и действительных матриц;

· аппроксимация кривых и поверхностей: полиномы, кубические сплайны, полиномы Чебышева;

· минимизация и максимизация функций: линейное и квадратичное программирование, экстремумы функций нескольких переменных;

· разложение матриц;

· решение систем линейных уравнений;

· линейные уравнения (LAPACK);

· статистические расчеты, включая описательную статистику и распределения вероятностей;

· корреляционный и регрессионный анализ: линейные, многомерные и обобщенные линейные модели;

· многомерные методы: главных компонент, ортогональные вращения;

· генерация случайных чисел: нормальное распределение, распределения Пуассона, Вейбулла и Кощи;

· непараметрические статистики: Фридмана, Крускала-Уоллиса, Манна-Уитни; О временные ряды: одномерные и многомерные;

· аппроксимации специальных функций: интегральная экспонента, гамма-функция, функции Бесселя и Ганкеля.

Spline Toolbox – этопакет прикладных программ для работы со сплайнами. Поддерживает одномерную, двумерную и многомерную сплайн-интерполяцию и аппроксимацию. Обеспечивает представление и отображение сложных данных и поддержку графики.

Пакет позволяет выполнять интерполяцию, аппроксимацию и преобразование сплайнов из В-формы в кусочно-полиномиальную, интерполяцию кубическими сплайнами и сглаживание, выполнение операций над сплайнами: вычисление производной, интеграла и отображение.

Пакет Spline оснащен программами работы с В-сплайнами. Функции пакета в сочетании с языком MATLAB и подробным руководством пользователя облегчают понимание сплайнов и их эффективное применение к решению разнообразных задач.

Statistics Toolbox – это пакет прикладных программ по статистике, резко расширяющий возможности системы MATLAB в области реализации статистических вычислений и статистической обработки данных. Содержит весьма представительный набор средств генерации случайных чисел, векторов, матриц и массивов с различными законами распределения, а также множество статистических функций. Следует отметить, что наиболее распространенные статистические функции входят в состав ядра системы MATLAB (в том числе функции генерации случайных данных с равномерным и нормальным распределением). Основные возможности пакета:

· описательная статистика;

· распределения вероятностей;

· оценка параметров и аппроксимация;

· проверка гипотез;

· множественная регрессия;

· интерактивная пошаговая регрессия;

· моделирование Монте-Карло;

· аппроксимация на интервалах;

· статистическое управление процессами;

· планирование эксперимента;

· моделирование поверхности отклика;

· аппроксимация нелинейной модели;

· анализ главных компонент;

· статистические графики;

· графический интерфейс пользователя.

Пакет включает 20 различных распределений вероятностей, включая t -вероятность Стъюдента, F и Хи-квадрат. Подбор параметров, графическое отображение распределений и способ вычисления лучших аппроксимаций предоставляются для всех типов распределений. Предусмотрено множество интерактивных инструментов для динамической визуализации и анализа данных. Имеются специализированные интерфейсы для моделирования поверхности отклика, визуализации распределений, генерации случайных чисел и линий уровня.

Optimization Toolbox – это пакет прикладных задач для решения оптимизационных задач и систем нелинейных уравнений. Поддерживает основные методы оптимизации функций ряда переменных:

· безусловная оптимизация нелинейных функций;

· метод наименьших квадратов и нелинейная интерполяция;

· решение нелинейных уравнений;

· линейное программирование;

· квадратичное программирование;

· условная минимизация нелинейных функций;

· метод минимакса;

· многокритериальная оптимизация.

Разнообразные примеры демонстрируют эффективное применение функций пакета. С их помощью можно также сравнить, как одна и та же задача решается разными методами.

Partial Differential Equations Toolbox - весьма важный пакет прикладных программ, содержащий множество функций для решения систем дифференциальных уравнений в частных производных. Дает эффективные средства для решения таких систем уравнений, в том числе жестких. В пакете используется метод конечных элементов. Команды и графический интерфейс пакета могут быть использованы для математического моделирования уравнений в частных производных применительно к широкому классу инженерных и научных приложений, включая задачи сопротивления материалов, расчеты электромагнитных устройств, задачи тепломассопереноса и диффузии. Основные возможности пакета:

· полноценный графический интерфейс для обработки уравнений с частными производными второго порядка;

· автоматический и адаптивный выбор сетки;

· задание граничных условий: Дирихле, Неймана и смешанных;

· гибкая постановка задачи с использованием синтаксиса MATLAB;

· полностью автоматическое сеточное разбиение и выбор величины конечных элементов;

· нелинейные и адаптивные расчетные схемы;

· возможность визуализации полей различных параметров и функций решения, демонстрация принятого разбиения и анимационные эффекты.

Пакет интуитивно следует шести шагам решения PDE с помощью метода конечных элементов. Эти шаги и соответствующие режимы пакета таковы: определение геометрии (режим рисования), задание граничных условий (режим граничных условий), выбор коэффициентов, определяющих задачу (режим PDE ), дискретизация конечных элементов (режим сетки), задание начальных условий и решение уравнений (режим решения), последующая обработка решения (режим графика).

138. Компьютерные вирусы и приемы борьбы с ними .

Вирус - программа, обладающая способностью к самовоспроизведению. Такая способность является единственным средством, присущим всем типам вирусов. Но не только вирусы способны к самовоспроизведению. Любая операционная система и еще множество программ способны создавать собственные копии.

Вирус не может существовать в «полной изоляции»: сегодня нельзя представить себе вирус, который не использует код других программ, информацию о файловой структуре или даже просто имена других программ. Причина понятна: вирус должен каким-нибудь способом обеспечить передачу себе управления.

В настоящее время известно более 5000 программных вирусов, их можно классифицировать по следующим признакам:

ü среде обитания

ü способу заражения среды обитания

ü воздействию

ü особенностям алгоритма

В зависимости от среды обитания вирусы можно разделить на сетевые, файловые, загрузочные и файлово-загрузочные. Сетевые вирусы распространяются по различным компьютерным сетям. Файловые вирусы внедряются главным образом в исполняемые модули, т. е. в файлы, имеющие расширения COM и EXE. Файловые вирусы могут внедряться и в другие типы файлов, но, как правило, записанные в таких файлах, они никогда не получают управление и, следовательно, теряют способность к размножению. Загрузочные вирусы внедряются в загрузочный сектор диска (Boot-сектор) или в сектор, содержащий программу загрузки системного диска (Master Boot Record). Файлово-загрузочные вирусы заражают как файлы, так и загрузочные сектора дисков.

По способу заражения вирусы делятся на резидентные и нерезидентные. Резидентный вирус при заражении (инфицировании) компьютера оставляет в оперативной памяти свою резидентную часть, которая потом перехватывает обращение операционной системы к объектам заражения (файлам, загрузочным секторам дисков и т. п.) и внедряется в них. Резидентные вирусы находятся в памяти и являются активными вплоть до выключения или перезагрузки компьютера. Нерезидентные вирусы не заражают память компьютера и являются активными ограниченное время.

По степени воздействия вирусы можно разделить на следующие виды:

ü неопасные, не мешающие работе компьютера, но уменьшающие объем свободной оперативной памяти и памяти на дисках, действия таких вирусов проявляются в каких-либо графических или звуковых эффектах

ü опасные вирусы, которые могут привести к различным нарушениям в работе компьютера

ü очень опасные, воздействие которых может привести к потере программ, уничтожению данных, стиранию информации в системных областях диска.

По особенностям алгоритма вирусы трудно классифицировать из-за большого разнообразия.

ü Простейшие вирусы - паразитические, они изменяют содержимое файлов и секторов диска и могут быть достаточно легко обнаружены и уничтожены.

ü Можно отметить вирусы-репликаторы, называемые червями, которые распространяются по компьютерным сетям, вычисляют адреса сетевых компьютеров и записывают по этим адресам свои копии.

ü Известны вирусы-невидимки, называемые стелс-вирусами, которые очень трудно обнаружить и обезвредить, так как они перехватывают обращения операционной системы к пораженным файлам и секторам дисков и подставляют вместо своего тела незараженные участки диска.

ü Наиболее трудно обнаружить вирусы-мутанты, содержащие алгоритмы шифровки-расшифровки, благодаря которым копии одного и того же вируса не имеют ни одной повторяющейся цепочки байтов.

ü Имеются и так называемые квазивирусные или «троянские» программы, которые хотя и не способны к самораспространению, но очень опасны, так как, маскируясь под полезную программу, разрушают загрузочный сектор и файловую систему дисков.

Большинство вопросов связано с термином «полиморфный вирус». Этот вид компьютерных вирусов представляется на сегодняшний день наиболее опасным. Объясним же, что это такое.

ü Полиморфные вирусы - вирусы, модифицирующие свой код в зараженных программах таким образом, что два экземпляра одного и того же вируса могут не совпадать ни в одном бите.

Такие вирусы не только шифруют свой код, используя различные пути шифрования, но и содержат код генерации шифровщика и расшифровщика, что отличает их от обычных шифровальных вирусов, которые также могут шифровать участки своего кода, но имеют при этом постоянный код шифровальщика и расшифровщика.

Полиморфные вирусы - это вирусы с самомодифицирующимися расшифровщиками. Цель такого шифрования: имея зараженный и оригинальный файлы, вы все равно не сможете проанализировать его код с помощью обычного дизассемблирования. Этот код зашифрован и представляет собой бессмысленный набор команд. Расшифровка производится самим вирусом уже непосредственно во время выполнения. При этом возможны варианты: он может расшифровать себя всего сразу, а может выполнить такую расшифровку «по ходу дела», может вновь шифровать уже отработавшие участки. Все это делается ради затруднения анализа кода вируса.

⇐ Предыдущая 35 36 37 38 394041 42 43 44 Следующая ⇒