1-Маъруза
Мавзу: «Amaliy dasturiy paketlar» faniga
kirish, uning maqsadi va vazifasi. Amaliy
dasturiy paketlar turlari, qoʻllanish sohalari va
vazifalari.
Режа:
1.
Ўқув фанининг долзарблиги ва амалий касбий таълимдаги
ўрни;
2.
Ўқув фаннинг мақсади ва вазифаси;
3.
MathCAD ва MATLAB.
4.
Замонавий компютер математикаси ҳақида умумий тушунча;
5.
Mathematica ва унинг компютер алгебрасида тутган ўрни;
6.
Matchad ва унинг ишчи ойнаси;
7.
Maple ва унинг ишчи ойнаси.
8.
Таянч иборалар: Mathematica, Matchad, Maple.Ўқув фаннинг
мақсад, ўқув фаннинг вазифаси, MathCAD, MATLAB.
Ўқув фанининг долзарблиги ва амалий касбий
Таълимдаги ўрни
Ушбу фан дастурида «Амалий дастурий пакетлар» фанига тегишли
бўлган илм-техника ва ишлаб чиқаришда учрайдиган тизимларни моделлари,
уларни математик таснифи ва моделлаштириш воситалари бўлмиш компютер
амалий математик дастурий пакетларини (Matlab, Maple, MathCAD,
Statistics, Simulink, ScienceLib ва бошқалар) тарихи ва ривожланиш
тенденсияси, динамик жараёнларни моделлаштириш, тахлиллаш ва
дастурлаш, шунингдек. Инсон фаолиятининг хилма хил соҳаларига тегишли
турли даражадаги амалий вазифаларни юкорида кўрсатилган амалий пакетлар
ёрдамида ечиш масаларини ўрганади, хамда математик ва мантикий хисоблаш
усуллари асосида ечилиши зарур бўлган мавзулар бўйича талабаларга
етказиладиган билимлар ва куникмаларни ўз ичига тўла камраб олинган.
 «Амалий
дастурий пакетлар» фани умум касбий
фанлари блокига киритилган курс бўлиб, уни 2-курсда
ўқитилиши мақсадга мувофиқ хисобланади. Ахборот ва
коммуникасия технологияларининг хозирги пайтдаги
тутган урни нуктаи назаридан, «Амалий дастурий
пакетлар» фани компютер инжиниринги бакалавриат
йўналиши талабалари учун ўрганилиши керак бўлган
асосий фанлардан бирига айланди.
Ўқув фаннинг мақсади ва вазифаси
Фанни ўқитишдан мақсад – талабаларда компыотернинг дастурий
таъминоти, тизимли дастурий таъминоти, амалий дастурий таъминоти,
қурилма воситалари, ахборот тизимдаги жараёнлар, ахборот тизимларининг
турларига мое холда танлаш усуллари бўйича юналиш касбига мулжалланган
билим, кўникма ва малакалар шакллантиришдир.
Фаннинг вазифаси – талабаларга ахборот тизимларнинг турлари, амалий
дастурий пакетларни (АДП) қўллаш сохалари, амалий дастур пакетлари
кенгайтмалари, АДПларнинг компютер операсион тизими билан боғланиши,
операсион тизимларнинг турларини танлаб фойдаланишга ўргатишдан иборат.
Фан бўйича талабаларнинг билим, куникма ва малакаларига қўйидаги
талаблар қўйилади.
Талаба:
- замонавий компютер математикасини (Matlab, Maple, MathCAD, Statistics, Simulink,
ScienceLib ва бошқалар) татбиқ соҳалари, моҳияти, ривожланиш юналиши; мухандислик ва
хисоблаш масалаларини ечиш учун асосий пакетларини мазмуни; дастурлар ишлаб чикишни
асосий усуллари ва воситалари ҳақида тасаввурга ега бўлиши;
- юқорида кўрсатилган амалий дастурлар пакетлари муҳитида техник тизимлар ва ишлаб
чикариш жараёнларини моделлаштириш; илм- техника ва ишлаб чиқариш масаларини ечишда
автоматик хисобларни бажаришда стандарт амалий дастурлар пакетлари усуллари ва
воситаларини қўллаш, дастурлаш ва фойдаланувчи интерфейсларини ишлаб чиқиш
кўникмаларини билиши ва улардан фойдалана олиши;
- мавжуд стандарт амалий дастурлар пакетлари воситалари ёрдамида ечиш мумкин бўлган
илмий-техник масаларини ва ишлаб чикариш масаларини аниклаш; хисоблаш воситаларига
визуаллаштириш воситаларини куллаш; стандарт амалий дастурлар пакетлари воситалари
ёрдамида тугалланган иловалар яратиш малакалари куникмаларига ега бўлиши керак.
3.MathCAD ва MATLAB
MathCAD ва MATLABнинг интерфейси, меню буйруқларининг
вазифалари, MathCADда оддий математик ифодаларни ҳисоблаш,
тенгламаларни сонли ва символли ечиш, ҳосила, интеграл, лимитларни
ҳисоблаш, графиклар қуриш, ҳамда MATLAB операторлари ва буйруқлари,
MATLAB имкониятлари, вектор ва матрицалар устида амаллар ва улар
устида функсиялар, икки ва уч ўлчамли графиклар қуриш ўрганилган.
Ҳозирги кунда компютер алгебрасининг нисбатан имкониятли пакетлари
бу - Matlab, Maple, MathCAD, Statistics, Simulink, ScienceLib. Булардан
Maple
профессионал
математиклар
учун
мўлжалланган
бўлиб
имкониятларнинг бойлиги, ишлатишда мураккаблиги билан ажралибтуради.
MathCAD бу математиканинг турли соҳаларидаги масалаларини ечишга
мўлжалланган тизимдир. Унинг номланиши иккита – Math (математика) ва
CAD (автоматик лойиҳалаш системаси) сўзларининг бирикмасидан ташкил
топган.
MathCAD формула, сонлар, матнлар ва графиклар билан ишлайдиган универсал
тизимдир. MathCAD тили математика тилига жудаҳам яқиндир, шу сабабли унда ишлаш
математиклар учун жуда қулайдир.
MATLAB сўзи МАТрих ЛАБоратори – матрицали лаборатория сўзларининг
бошланғич ҳарфларидан тузилган. Унинг номидан MATLABнин гмоҳиятни англаш мумкин.
Бу ҳақиқатдан матрицали лаборатория оддий константа ёки ўзгарувчи емас, яъни матрица ва
унинг хусусий ҳоли вектор-сатр, вектор-устундир.
MATLAB тизими ХХ асрнинг 70-йилларида катта ЕҲМларда фойдаланиш учун Молер
(C.Б.Молер) томонидан ишлаб чиқилди.
80-йилларнинг бошларида Джон Литл (Жоҳн Литтле) ўзининг MathWorks, Ins.
Фирмасида IBM PC, MAC ва Macintosh типли шахсий компютерлар учун бу тизимни
модернизация қилди. MATLAB турли фан ва техника муаммолари масалаларини ечишда
бошқа шунга ўхшаш тизимларга нисбатан юқори савиядаги тизим деб тан олинди.
Моделлаштириш воситаси сифатида ҳам кучли восита ҳисобланади.
1.Замонавий компютер математикаси ҳақида умумий тушунча
Кейинги йилларда компютер математикаси тизимлари (Maple, Matlab, Matchad ваҳ.к.)
қўлланилмаётган соҳаларни топиш жуда қийин. Ҳозирги кунда турли ҳарактердаги бошқарув
тизимларини моделларини қуриш ва уларни электрон ҳисоблаш машиналарида тадқиқ қилиш
"Автоматлаштириш ва бошқарув" йўналишидаги фанларнинг асосий масалаларидан бири
ҳисобланади.
Маълумки. Компютер технологиясиниииг ривожланиши билан мураккаб тизимларни
тадқиқ қилишда машинали моделлаш усули энг самарали ва бу усулининг ёрдамисиз техника
ва технологиянинг баъзи муаммоларини ҳал этиш қийинлашиб қолди. Шу сабабдан муҳандистехнологларни тайёрлашдаги долзарб масалалардан бири – математик моделлаштириш
назариясининг асосларини ва усулларини ўзлаштириш ҳисобланади. Бу масала нафақат
ўрганилаётган обектларнинг моделларини қуриш, улар динамикасини таҳлил қилиш ва модел
билан машинали экспериментни бошқариш имконини беради, балки ўрганилаётган
тизимларга яратилаётган моделларининг монандлигини маълум миқдорда қўлланиш
чегарасида фикр юритиш мумкинлиги ҳамда замонавий ҳисоблаш техника воситаларида
тизимларнинг моделлашни тўғри ташкил қилиш имконини беради.
Шу кунларда ривожланган мамлакатларда муҳандислар. Технологлар аниқ
фанлар мутахассислари ўзларининг илмий тадқиқотларида замонавий
дастурий тизимлар – Mathematica, Matchad, Maple, Matlab нинг
имкониятларидан
унумли
фойдаланмоқдалар.
Жаҳоннинг
етакчи
университетлари ўзларининг ўқув жараёнларига бу тизимларни кенг кўламда
жорий қилганлар.
Ҳозирги кунда амалий масалаларни сонли ва аналитик ечишда
Mathematicaдан ташқари Maple, Matchad, Matlab, Derive, Statistica ва шунга
ўхшаш дастурий тизимлар ҳам кенг қўлланилмоқда. Фойдаланувчи олдида,
табиийки, қуйидагича савол пайдо бўлади: «Мавжуд тизимлардан қайси
биридан қандай шароитда фойдаланиш мақсадга мувофиқ?»
Ушбу саволга жавобни қуйидаги жадвалдан кўриш мумкин:
№
1
2
Дас
турий
тизим
Derive4.0
1|4.11
Matchad
8|2000
Вазифа ва имкониятлари
Камчиликлари
Ўрта мактаб ўқувчилари ва олий ўқув юрт
1) Операторли дастурлаш имкониятини
бошланғич курс талабалри учун мўлжалланган. мавжуд эмаслиги;
2)Махсус функцияларнинг қийматларини
1)Функционал дастурлашни ўрганиш
аналитик ҳисоблаш имкониятини йўқлиги.
имкониятининг мавжудлиги;
2)Унча мураккаб бўлмаган аналитик
ҳисоблашларни бажариш мумкинлиги;
3)Барча буйруқларини рус тилига
ўгирилганлиги.
1)Графиклар қуруш имконияти жуда ажойиб
бўлиб, фойдаланувчи билан мулоқот муҳити
намунали йўлга қўйилган;
2)Маълумотларни палитралар воситасида
киритиш имкониятини мавжудлиги;
3)Оператор
ва
функцияларни
ўринли
танланганлиги;
4)Бу соҳада адабиётларни етарли даражада
мавжудлиги.
1)Аналитик
ҳисоблашлар
имкониятини
чегараланга нлиги;
2)Дастурлаш
тилининг
соддалиги
ва
имкониятини
Чегараланганлиги;
3) ЕҲМда катта ресурслар- ни талаб
қилиниши;
4)Руслаштирилган маълумотлар тизимини
мавжуд эмаслиги.
3
Maple В
Р4|Р5|Р6И
4
1)Университетларнинг юқори босқич
талабалари
ва
илмий
техник
ҳиблашларга мўлжалланган;
2)3000
тага
яқин
аналитик
ҳисоблашларни
бажаришга
мўлжалланган
функциялари
ва
буйруқлари мавжуд;
3)Маълумотлар тизими жуда қулай
шаклда ташкил этилган;
4)Ҳужжатларни
юқори
савияда
форматлаш имконияти мавжуд.
1)Товушларни
синтез
қилиш
имкониятининг йўқлиги;
2)Катта ҳажмда ЭҲМ ресурсларини
талаб қилиниши;
3)Юқори малакали мутахасскларга
ва
математикларга
мўжалланганлиги.
1)Университетларнинг юқори босқич 1)Катта ҳажмда ЭҲМ ресурсларини
талабалари
ва
илмий
техник талаб қилиниши;
ҳисоблашларга мўлжалланган;
2)Юқори малакали мутахасисларга ва
Mathema
2) Турли платформадаги ЭҲМларга математикларга мўлжалланганлиги.
tica
мўлжалланганлиги;
-4|5
3)Товушлами
синтез
қилиш
имкониятининг мавжудлиги;
4) Маълумотлар тизими жуда қулай
шаклда тасликил этилган;
5) Ҳужжатларни
юқори
савияда
форматлаш имконияти мавжуд.
2.Mathematica ва унинг компютер алгебрасида тутган ўрни
Mathematica интеграллашган системаси ҳозирги кунда мавжуд компютер
дастурлари орасида етакчи ўринлардан бирини эгаллайди. Mathematica
системасининг 4(2000 йил)- ва 5(2003 йил) - вариантлари ўзларининг қулай ва
тушунарли интерфейси (фойдаланувчининг мулоқот муҳити) ва турли-туман
ҳарактердаги
ҳисоблаш
жараёнларига
қўлланилиш
имкониятининг
мавжудлиги билан ўзларининг олдинги авлодларидан кескин фарқ қилади.
Кейинги 20 йил ичида Mathematica системаси такомиллашиб жуда катта
муваффаққиятларга эришди. Шу кунларда муҳандислар. иқтисодчилар. аниқ
фанлар мутахассислари ўзларининг илмий тадқиқотларида Mathematica
дастурий системасининг имкониятларидан унумли фойдаланмоқдалар.
Жаҳоннинг етакчи университетлари ўзларининг ўқув жараёнларига бу
системани кенг кўламда жорий қилганлар. Ўрта умумий таълим ўқув
юртларида Mathematica дастурий системасини ўқувчиларга аниқ фанларни
ўқитишда муваффақиятли қўлламоқдалар.
Mathematica системаси ва компютер алгебраси тизимлари орасида тутган
ўрни.
Америка Қўшма Штатларининг Волфрам Ресеарч. Инк. компанияси томонидан яратилган
Mathematica тизими физик олим Стефан Волфрам томонидан 1987 йилда таклиф этилган
бўлсада, 1988 йилда Mathematica тизимининг л-лаҳжаси(версияси) жамоатчилик ҳукмига
ҳавола этилди. Mathematica дастурий тизими Америка жамоатчилиги томонидан шу йилда,
яъни 1988 йилда яратилган буюк техник ва математик кашфиётларнинг 10 тадан биттаси
сифатида қайд этилган. Mathematicaнинг дастлабки варианти асосан Макинтош туридаги
компютерлар учун мўлжалланган бўлсада кўп ўтмай (орадан 6 ойдан сўнг) МС-ДОС
операцион тизими муҳитида ишлайдиган Mathematica тизимининг янги версияси ҳам пайдо
бўлди. 1991 йилда тизимнинг Mathematica 2 версияси, 1996 йилда эса Mathematica 3.0
версиялан таклит этилди. Шундан кеюн бу дастурий тизим 20 дан ортиқ операцион тизимлар,
яъни MicrosoftWindows. WindowsNT. OS/2. Linux, Unix ва бошқа операцион тизимлар
муҳитида ишлаш учун мослаштирилди.
Ҳозирги кунда Mathematica 4 (2000 йил) ва Mathematica 5 (2003 йил) тизимлари кенг
кўламда фойдаланилмоқда. Mathematica 4.0 ва Mathematica 5.0 тизимлари ўзларининг қулай ва
тушунарли интерфейси турли-туман ҳарактердаги ҳисоблаш жараёнларига қўлланилиш
имкониятининг мавжудлиги билан ўзларининг олдинги авлодларидан кескин фарқ қилади. Шу
кунларда муҳандислар. иқтисодчилар, аниқ фанлар мутахассислари ўзларининг илмий
тадқиқотларида
Mathematica
дастурий
тизимининг
имкониятларидан
унумли
фойдаланмоқдалар. Жаҳоннинг етакчи университетлари ўзларининг ўқув жараёнларига бу
тизимни кенг кўламда жорий қилганлар.
Шундай табиий савол туғилади: «Шунча илм аҳлини, муҳандисларни, қолаверса
ўқитувчи - профессорларни, талабаларни ўзининг имкониятлари билан ўзига ром қилган
бу тизимнинг имкониятлари қай даражада? У ўзининг қайси томонлари билан мавжуд
тизимлар ва дастурлаш тилларидам фарқ қилади?»
Mathematica дастурий тизими. аввало сонли ва аналитик(символли) ҳисоблашларни юқори
тезликда ва аниқ бажаришга мўлжалланган дастурий тизимдир.
Бу тизим юқорида саналган тизимлар каби амалий дастурлар
таъминоти (АДТ) яратувчи мутахассислар учун қуйидаги:

математик амаллар: ифодаларни соддалаштириш, улар устида алгебраик шакл
алмаштиришлар бажариш, турли тенглама ва тенгсизликларни сонли ва аналитик ечиш,
дифференсиаллаш, интеграллаш, матрицалар устида алгебраик амалларни бажариш,
оптималлаш масалаларини ҳал қилиш, турли кўринишдаги (ошкор, ошкормас, параметрик
ва ҳ.к) функцияларни графикларини ясаш масалаларни тез ва аниқ амалга ошириш;

ҳужжатлар ва
муҳаррирлари;

фойдаланувчилар учун интерактив режимда (бевосита мулоқот асосида) ишлаш
имкониятини берувчи кўп ойнали интерфейс;
дастурларни
яратиш
ҳамда
танлаш
имкониятини

юқори савияда ташкил этилган маълумотнома тизими;

аналитик ва сонли ифодалар устида амаллар бажарувчи процессор;

мулоқот жараёнидаги ноаниқликларни кўрсатувчи диагностика тизими;

берувчи
матн
тизимнинг бевосита ядросига бириктирилган тайёр дастур ва функциялар кутубхонаси
воситалардан инумли фойдаланиш имконини беради.
Юқорида саналган воситалар амалий дастурий таъминот яратиш
жараёнида ўрганиладиган масаланинг математик моделини қуриш, ҳисоблаш
усулларини танлаш. Ҳисоблаш экспериментларини ўтказиш ва олинган
натижаларни таҳлил қилиш жараёнини тўлиқ автоматлаштириш имконини
беради. Бу эса АДТ ни ташкил этишнинг процедурасини ва масалаларни ЭҲМ
да ечишнинг анъанавий кетма-кетлигини тубдан ўзгартиришга олиб келади.
Шундай қилиб, юқоридаги жадвалга қўшимча равишда шуни айтиш
мумкинки. Mathematica 5.0 тизимида барча бажариладиган ишлар блокнот
(ҳужжат) сифатида ташкил қилиниб. мулоқот интерактив режимда амалга
Ҳолбуки ривожланган мамлакатларда бу тизимлар ўқитиш жараёнининг
ажралмас қисмига айланиб қолгандир. Масалан, АҚШ, Хитой, Япония ва
Германия давлатларида бу тизимлардан нафақат ўқитиш жараёнида, балки
илмий-техник ҳисоблашларда унумли фойдаланилмоқда. МДҲ мамлакатлари
орасида бу борада Белоруссия республикасининг профессор ўқитувчилари,
муҳандислари ва олимлари пешқадамликни қўлдан бермай келмоқдалар.
MathCAD ва унинг ишчи ойнаси.
Умуман олганда MathCAD – бу компютер математикасининг замонавий сонли усулларини
қўллашнинг уникал коллексиясидир. У ўз ичига йиллар ичидаги математиканинг ривожланиши
натижасида йиғилган тажрибалар, қоидалар ва математик ҳисоблаш усулларини олган.
MathCAD пакети мухандислик ҳисоб ишларини бажариш учун дастурий восита бўлиб, у
профессионал математиклар учун мўлжалланган. Унинг ёрдамида ўзгарувчи ва ўзгармас
параметрли алгебраик ва дифференсиал тенгламаларни ечиш, функцияларни таҳлил қилиш ва
уларнинг экстремумини излаш, топилган ечимларни таҳлил қилиш учун жадваллар ва графиклар
қуриш мумкин. Matchad мураккаб масалаларни ечиш учун ўз дастурлаш тилига ҳам эга.
MathCAD интерфейси Windowsнинг барча дастурлари интефейсига ўхшаш. Matchad ишга
тушурилгандан сўнг унинг ойнасида бош меню ва учта панел воситаси чиқади: Стандарт
(Стандарт), Форматнинг (Форматлаш) ва Math (Математика), MathCAD ишга тушганда автоматик
равишда унинг ишчи ҳужжат файли Untitled 1 ном билан очилади ва унга Workshet (Иш варағи)
дейилади. Стандарт (Стандарт) воситалар панели бир неча файллар билан ишлаш учун буйруқлар
тўпламини ўз ичига олади. Форматнинг (Форматлаш) формула ва матнларни форматлаш бўйича бир
неча буйруқларни ўз ичига олади. Math (Математика) математик воситаларини ўз ичига олган
бўлиб, улар ёрдамида символлар ва операторларни ҳужжат файли ойнасига жойлаштириш учун
қўлланилади.
Қуйидаги расмда MathCADнинг ойнаси ва унинг математик панел воситалари
кўрсатилган.
1-Maple ва унинг ишчи ойнаси.
MAPLE системаси - компютерда турли йўналишдаги: иқтисодиёт,
механика, математика, физика, муҳандислик масалаларининг аналитик ва
сонли ечимларини аниқ, тез, самарали ҳал этиш учун мўлжалланган
системадир. Унда 4000 дан ортиқ буйруқлар мавжудб бўлиб, бу буйруқлар
математика фанининг Алгебра, Геометрия, Математик таҳлил, Математик
статистика каби турли соҳалари масалаларини ҳал этишга мўлжалланган.
Mapleнинг иш столи қуйидаги бўлимлардан иборат:
Сарлавҳа сатри:
Ишчи соҳа:
Асосий менюлар сатри;
Ҳолат сатри.
Ускуналар панели;
Чизғич ва юрғизиш
йўлакчалари
Mapleнинг ишчи майдони уч қисмга бўлинади:
1.
Киритиш майдони - буйруқлар сатридан ташкил топган. Ҳар бир буйруқ
сатри > символи билан бошланади;
2.
Чиқариш майдони-киритилган буйруқларни қайта ишлангандан сўнг
ҳосил бўлган маълумотлар (аналитик ифодалар, графиклар ва хабарлар)ни
ўз ичига олади;
3.
Матнли изоҳлар майдони - рўй берган хатоликлар ёки бажарилган
буйруқларга изоҳлар, турли ҳарактердаги хабарлар.
Назорат саволлари
1.
Замонавий компютер математикаси нима?
2.
Компютер математикаси
дастурлар киради?
3.
Mathematica, Matchad, Maple дастурларни ишлатиш ўрнини
қандай?
4.
Mathematica, Matchad, Maple лар орасидаги фарқни тавсифланг.
дастурий
таъминотларига
5.
Амалий дастурий пакетлар фанининг вазифаси нима?
6.
Амалий дастурий пакетлар фанининг мақсади нима?
7.
қандай
Ҳозирги кунда компютер алгебрасининг нисбатан имкониятли
пакетлар қайсилар?
Фойдаланилган адабиётлар
1.
Нишанов А.Х., Рахманов А.Т., Акбарова М.Х. “Матлаб тизими асослари”
ўқув қўлланма. Тошкент-2014.
2.
Q.M. Karimov, I.D. Razzoqov. MATHCAD VA MATLAB MUHITIDA
ISHLASH. O’quv-uslubiy qo’llanma: Qarshi “Nasaf” nashriyoti 2014 y
3.
Q.M. Karimov, I.D. Razzoqov. MATHCAD VA MATLAB MUHITIDA
ISHLASH. O’quv-uslubiy qo’llanma: Qarshi “Nasaf” nashriyoti 2014 y.
4.
Усманов Р.Н., Хамидов B.C., Абдурашидова К.Т., Хабирова Д.Н. Амалий
дастурий пакетлар.-Т."Алокачи"'2018. 135 б.
5.
Dadajоnоv T., Muhitdinоv M. MATLAB asоslari.- T.:- Fan, 2008