112026

Wstęp

Pakiet MATLAB (od aiig. MATrix LABoratory) w chwili obecnej jest faktycznym standardem w obliczeniach naukowo tecluiicznych. Zbudowany jest jako aplikacja mogąca pracować w środowisku MS Windows oraz Unix. Jego jądro stanowi interpreter języka programowania umożliwiający wykonywanie obliczeń numerycznych na macierzach (w ogólności zespolonych) zgodiue z zaprogramowanymi algorytmami obliczeniowymi. Wokół jądra jest zbudowane interaktywne środowisko (ekran poleceń do komunikacji z systemem i ekrany graficzne) przeznaczone do tworzenia algorytmów obliczeniowych, wizualizacji graficznej wyników, analizy danych i obliczeń numerycznych.

Podstawowym typem danych Matlaba jest macierz liczb zespolonych. Macierz liczb rzeczywistych jest traktowana jako szczególny przypadek liczby zespolonej zgodnie z regułami algebry. Liczba całkowita jest szczególnym pizypadkiem macierzy mającej jeden wiersz i jedną kolumnę (macierz jednoelementowa). Na macierzach można wykonywać wszystkie typowe operacje arytmetyczne (suma, iloczyn iloraz, obliczanie wyznaczników, odwracanie macierzy itd.) zgodiue z regułami rachunku macierzowego. Operacje te są zazwyczaj wykonywane w jednej instrukcji programowej co pozwala na uzyskanie olbrzymiej szybkości i sprawności działania a dodatkowo upraszcza zapis operacji. Dla użytkownika dostępne są wszystkie podstawowe funkcje matematyczne, statystyczne i inżynierskie, w tym analiza widmowa (szybka transformata Fouriera - FFT, filtry cyfrowe itd ). Cechy te stanowią o niezwykłej wartości Matlaba wszędzie tam, gdzie niezbędne jest wykonywanie obliczeń na bardzo dużych zbiorach danych.

Język Matlaba jest językiem wysokiego poziomu jak Basic, Fortran czy Pascal i pozwala na pisanie programów realizujących określone algorytmy. Cechą Matlaba są tzw. toolboxy, tekstowe biblioteki funkcji i procedur, przeznaczone do realizacji konkretnych zadań w różnych dziedzinach. Wraz z Matlabem można zakupić kilkadziesiąt różnych bibliotek procedur pokrywających zakres zastosowań od analizy sygnałów, teorii sterowania (automatyka) i metody elementów skończonych, popizez rachunek statystyczny, analizę obrazów^ aż do bioteclmologii i genetyki. Matlab umożliwia również w ograniczonym zakresie na sterowanie aparaturą pomiarową i pozwala na opracowywanie układów sterowania automatyką przemysłową (opracowywanie algorytmów sterowania kart procesorów sygnałowych).

Matlab pozwala na wizualizację graficzną wyników obliczeń. Zawiera wszelkie procedury graficzne niezbędne do wizualizacji danych Matlaba. Dotyczy to zarówno wykresów dwu- jak i trójwymiarowych oraz wizualizacji objętości. Wszystkie obiekty na wykresach mogą być interaktywnie edytowane (zmiana kształtu linii, koloni, opisów, skali itd.) i eksportowane do typowych fonnatów graficznych. Tworzenie wykresów jest bardzo proste i intuicyjne.

Udostępnienie w środowisku Matlaba niezawodnych implementacji algorytmów matematyki stosowanej, bogatych funkcji graficznych i licznych modułów rozszerzeń zorientowanych na określone dziedziny zastosowań oraz otwarta architektura środowiska (rozszerzalność - możliwość budowania własnych funkcji użytkownika, przenośność -jednakowy m-kod Matlaba dla różnych platform sprzętowych) sprawiły, że obecnie MATLAB w znacznym stopniu wyparł z obliczeń naukowo-teclinicznych języki uniwersalne (Fortran, C, C++) ograniczając ich zasadniczą rolę do fimkcji oprogramowania narzędziowego.

1