Blokinė schema (angl. block diagram) - tai grafinė schemos rūšis, naudojama įvairiose inžinerijos, technologijų ir kitose srityse. Ji naudojama sistemoms analizuoti, projektuoti, dokumentuoti ir paaiškinti. Blokinės schemos plačiai naudojamos įvairiose srityse, įskaitant inžineriją, informatiką, ekonomiką ir kitas.
Šiame straipsnyje panagrinėsime, kas tai yra blokinė schema, kokie jos elementai ir kaip ji naudojama.
Kaip skaityti elektros schemas | Laidų schemų paaiškinimas | Valdymo skydo laidų schema
Termino Kilmė ir Apibrėžimas
Pavadinimas kilęs iš dviejų žodžių - „blokas“ ir „diagrama“, todėl vertimas yra tiesioginis ir atitinka terminologiją, naudojamą ir kitose kalbose.
- Blokinis - tai prieveiksmio (arba būdvardžio) „blokas“ formos darinys, kuris yra priesaginis. Lietuvių kalboje priesaga „-inis“ dažnai naudojama siekiant sukurti būdvardžius arba savybines formas, apibūdinančias tam tikrą objektą ar savybę.
- Diagrama - tai žodis, kilęs iš graikų kalbos „διάγραμμα“ (diágramma), reiškiantis „rašytinį ženklą“, „brėžinį“ arba „schemą“. Graikiškas žodis buvo perimtas į lotynų kalbą ir tapo „diagramma“, o vėliau į daugelį Europos kalbų.
„Blokinė diagrama“ arba „blokinis diagrama“ dažniausiai naudojama kaip universalus terminas, apibūdinantis diagramą, sudarytą iš įvairių blokų, kurie yra sujungti linijomis ir rodyklėmis, parodančiomis procesų ar sistemų tarpusavio ryšius. Blokinis diagrama lietuvių kalboje yra konkretus techninis terminas, dažnai pasitelkiamas moksluose, susijusiuose su sistemų analizė ir modeliavimo metodais, tačiau pačiam žodžiui nėra didelių semantinių variantų.
Pavyzdinė blokinė schema
Blokinės Schemos Elementai
Blokinis diagrama - tai grafinis vaizdas, kuriame naudojami stačiakampiai blokai (kvadratai, stačiakampiai) ir rodyklės, siekiant pavaizduoti sistemos, proceso ar algoritmo struktūrą, veikimo principą ar komponentų sąveiką.
Pagrindiniai blokinės schemos elementai yra:
- Blokai: Vaizduoja sistemos komponentus (pvz., procesus, funkcijas, įrenginius).
- Linijos/Rodyklės: Vaizduoja ryšius arba duomenų srautą tarp blokų.
- Simboliai: Naudojami specialių operacijų ar sąlygų žymėjimui (pvz., sprendimų priėmimas, įvestis/išvestis).
Atskirus algoritmo veiksmus (veiksmų grupes) grafiškai priimta vaizduoti skirtingomis geometrinėmis figūromis vadinamomis blokais. Projektuojant arba analizuojant algoritmo blok-schemą nustatoma sprendimo proceso valdymo perdavimo, iš vieno bloko į kitą, tvarka.
Kiekvienam algoritmui privalu turėti pradžios ir pabaigos blokus. Valdymo procesas prasideda PRADŽIOS bloke, nuosekliai praeina visus algoritmo blokus ir bagiasi PABAIGOS bloke. Priimta tuos blokus vaizduoti tam tikrų matmenų ovalais, su juose įrašytais žodžiais PRADŽIA ir PABAIGA.
Kiekvieną bloką rėminanti linija kairiajame viršutiniame kampe privalo būti trūki, čia įrašomas bloko numeris. Visi blokai numeruojami pradedant pradžios ir baigiant pabaigos bloku. Kadangi PRADŽIOS ir PABAIGOS blokai yra unikalūs, tai jų numeracija nebūtina.
Paprastai sprendimą (algoritmą) sudaro nuosekli veiksmų kompozicija, todėl pageidautina ir blokus numeruoti pagal valdymo perdavimo eigą. Nesudėtingame algoritme, kai jo blokinė schema telpa į vieną lapą, blokus numeruojame sveikais skaičiais. Jeigu algoritmas sudėtingas ir jam pavaizduoti reikia kelių lapų, tai bloko numeracija gali turėti kelias dalis, atskirtas taškais: pvz. -2.12 (lapo numeris.bloko numeris).
Santakos blokus (paprastai tai atitinkamo spindulio apskritimai, kurių viduje nurodytas vardas) įvardinti taip pat galima skaičiais, bet galima ir raidėmis.
Pagrindiniai blokinės schemos elementai:
- Aritmetinių ir loginių veiksmų blokas vaizduojamas stačiakampiu, su jame įrašytais aritmetinių (loginių) išraiškų sakiniais.
- Sąlygos tikrinimo blokui vaizduoti naudojama rombo forma, jo viduje įrašoma tikrinama sąlyga.
- Informacijos įvedimo/išvedimo blokui panaudota lygiagretainio forma, kur įvedami/išvedami duomenys užrašomi skliaustuose. Įvedimo bloko kairiojoje pusėje įrašomas požymis IN, išvedimo bloke-požymis OUT.
- Kreipimosi į paprogramę blokas turi stačiakampio su dvigubom šoninėm linijom formą, jame nurodoma, kuriai paprogramei bus perduodamas valdymas.
Visi algoritmo blokai tarpusavyje sujungiami taip vadinamomis valdymo linijomis, kurios gali būti tik vertikalios arba tik horizontalios. Valdymo krypčiai nurodyti valdymo linijos užsibaigia rodyklėmis.
Jeigu valdymas perduodamas į dešinę arba žemyn, linijos gale rodyklės nebūtinos. Išskyrus blokus, kuriuose vienaip ar kitaip tikrinama sąlyga, valdymo linijos į bloką patenka tik iš viršaus, išeina tik iš apačios. Į sąlygos tikrinimo blokus valdymas gali patekti tik iš viršaus, išeiti - tik per šonus.
Valdymo linijos gali sueiti į vieną vietą, ji žymima apskritimu ir vadinama sąntakos bloku. Apskritimo viduje gali būti nurodyta sąntakos žymė. Į sąntaką valdymo linijos gali įėiti ir išėiti iš bet kurios pusės, tačiau keliama sąlyga-įėjimai gali būti keli, išėjimas tik vienas. Kai algoritmo schema gaunasi sudėtinga, neimanoma išvengti valdymo linijų kryžiavimosi, tenka linijas nutraukti. Nutraukimo vietose dedamos ŽYMĖS, rodančios iš kur ateina nutrauktoji linija (iš kurio bloko) ir kur ji nueina toliau (į kurį bloką).
Pavyzdžiai:
- Blokai gali rodyti pagrindinius komponentus: įvesties įrenginiai (klaviatūra, pelė) → centrinis procesorius → atmintis → išvesties įrenginiai (monitorius, spausdintuvas).
- Užsakymo gavimas → Apmokėjimo patikrinimas → Prekių paruošimas → Pristatymas → Užsakymo užbaigimas.
- Pradžia → Įvesti skaičių → Ar skaičius lyginis? (šakinis blokas su "Taip/Ne") → Jei taip: Atspausdinti "Lyginis" → Pabaiga.
Blokinių Schemų Tipai
Yra įvairių tipų blokinių schemų, priklausomai nuo jų paskirties ir sudėtingumo:
- Pagrindinės blokinės schemos: Vaizduoja pagrindinius sistemos komponentus ir jų ryšius.
- Detalios blokinės schemos: Pateikia išsamesnę informaciją apie kiekvieną komponentą.
- Duomenų srautų diagramos: Vaizduoja duomenų srautą sistemoje.
- Valdymo srautų diagramos: Vaizduoja valdymo srautą sistemoje.
Blokinių Schemų Naudojimo Pavyzdžiai
Blokinės schemos gali būti naudojamos įvairiose srityse:
- Programinės įrangos kūrimas: Programos logikos vizualizavimas ir dokumentavimas.
- Inžinerija: Sistemos projektavimas ir analizė.
- Gamyba: Gamybos procesų optimizavimas.
- Verslas: Verslo procesų analizė ir tobulinimas.
Blokinės schemos padeda suprasti sistemos veikimą, identifikuoti galimus trūkumus ir optimizuoti procesus.
Privalumai Naudojant Blokines Schemas
- Aiškus ir suprantamas sistemos vaizdavimas.
- Lengvesnis bendravimas tarp komandos narių.
- Galimybė greitai identifikuoti problemas ir trūkumus.
- Patogesnis sistemos dokumentavimas.
Kaip Sukurti Efektyvią Blokinę Schemą
Norint sukurti efektyvią blokinę schemą, svarbu laikytis šių principų:
- Naudokite aiškius ir suprantamus simbolius.
- Laikykitės nuoseklios schemos išdėstymo.
- Venkite per didelio sudėtingumo.
- Įsitikinkite, kad schema yra lengvai skaitoma.
Algoritmai ir Blokinės Schemos
ALGORITMU vadinama baigtinė nuoseklių veiksmų seka, kurią procesorius turi atlikti su pradiniais duomenimis, kad gautų uždavinio sprendinį. Reikia priminti, kad kompiuteris pats dar nėra išsprendęs nei vieno uždavinio, o sprendžia uždavinį tik tuomet, kai žmogus sudaro to uždavinio sprendimo ALGORITMĄ ir jį užkoduoja (parašo programą) taip, kad būtų “aišku” kompiuteriui.
Žmogus paprastai k u r i a uždavinio sprendimo algoritmą, o kompiuteris tik v y k d o sukurtą ir patikrintą algoritmą. Kūrimo ir tikrinimo procese naudotina informatyviausia - grafinė algoritmo forma, pvz., algoritmo blokinė schema.
Žodinis algoritmo pavyzdys (dviejų sveikų skaičių bendro didžiausio daliklio radimui, naudojant Euklido algoritmą):
- Pradžia
- Užrašyti du sveikus teigiamus skaičius M ir N
- Nustatyti, kuris iš užrašytųjų skaičių yra didesnis. Didesnįjį skaičių pavadinti TURiniu, o mažesnįjį - ATĖminiu
- Rasti TURinio ir ATĖminio skirtumą (SKIR=TUR-ATĖ)
- Patikrinti ar skirtumas nelygus nuliui (SKIR<>0 ?)
- Jeigu TAIP (SKIR<>0), eiti į 6 punktą
- Jeigu NE (SKIR=0), eiti į 11 punktą
- Patikrinti ar gautas SKIRtumas didesnis už buvusį ATĖminį (SKIR>ATĖ ?)
- Jei TAIP, eiti į 7 punktą
- Jei NE, eiti į 8 punktą
- Naujam TURiniui priskirti buvusiojo SKIRtumo reikšmę ir eiti į 9 punktą
- Naujam TURiniui priskirti buvusiojo ATĖminio reikšmę, o naujajam ATĖminiui priskirti buvusio SKIRtumo reikšmę.
- Rasti naują SKIRtumo reikšmę
- Eiti į 5 punktą
- Bendru didžiausiu dalikliu (BDD) pavadinti paskutiniojo skirtumo veiksmo ATĖminį (BDD=ATĖ)
- Atsakymas: Dviejų sveikų skaičių MM= ir N= bendras didžiausias daliklis BDD=
- Pabaiga
Grafinė analizė - neatsiejama statistinės analizės dalis
Grafikai ir diagramos padeda greitai pastebėti esminius duomenų bruožus.
Grafikai vieno kintamojo apibendrinimui
Kategoriniams duomenims
Kategoriniams duomenims apibendrinti įprastai naudojama stulpelinė diagrama.
Šis grafikas tinkamas nominaliesiems, ranginiams ir kiekybiniams diskretiesiems duomenims, kai skirtingų reikšmių yra nedaug.
Stulpelinė diagrama
Tolydiesiems duomenims
Tolydiesiems (bendruoju atveju - kiekybiniams) duomenims atvaizduoti įprastai naudojami tokie grafikai, kaip histograma, branduolinio tankio ar stačiakampė diagramos.
Šiame poskyryje aptariami grafikai tinkami ir kiekybiniams tolydiesiems, ir kiekybiniams diskretiesiems duomenims.
Histograma
Grafikai kintamųjų porai
Jei turime 2 kintamuosius, dažni šitokie grafikų pasirinkimai:
- sklaidos diagrama (angl. scatter plot) - jei du kiekybiniai kintamieji;
- stačiakampė diagrama, histograma, BTD ar panašaus tipo diagrama grupėms - jei skirtingų rūšių kintamieji (t.p. žr. poskyrį „5.3.3 Grafinis grupių palyginimas“);
- mozaikinė diagrama (angl. mosaic plot, Marimekko diagram) arba stulpelinė diagrama grupėms - jei du kategoriniai, diskretieji, nominalieji kintamieji.
Sklaidos diagrama
Sklaidos diagrama yra grafikas, taškais (simboliais) atvaizduojantis kiekybinių kintamųjų poros pasiskirstymą.
Sklaidos diagrama
Grafinis grupių palyginimas
Kai turite du skirtingo tipo kintamuosius (vienas - kategorinis, kitas - kiekybinis), dažnai norite palyginti tolydžiojo skirstinio reikšmes kategorinio kintamojo pogrupiuose.
Šiuo atveju tarpusavyje palyginkite grupių (centro) padėtį, sklaidą ir imties dydį (tuos pačius dalykus, kuriuos reikia apsirašyti atliekant aprašomąją statistiką). Taip pat panagrinėkite kiekvienos grupės savybes atskirai.
Mozaikinė diagrama
Mozaikinė, arba Marimekko, diagrama - tai grafikas dviejų ar daugiau kategorinių kintamųjų reikšmėms atvaizduoti.
Šiame skyriuje nagrinėsime atvejį, skirtą lygiai dviems kategoriniams kintamiesiems (pvz., lentelėje 5.2).
Stulpelinės diagramos pogrupiams
Kaip alternatyva mozaikinėms gali būti naudojamos stulpelinės diagramos pogrupiais.