Совокупность программ, предназначенная для решения задач на ПК, называется программным обеспечением. Состав программного обеспечения ПК называют программной конфигурацией.
Программное обеспечение, можно условно разделить на три категории:
Системное ПО (программы общего пользования), выполняющие различные вспомогательные функции, например создание копий используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.д.
Прикладное ПО , обеспечивающее выполнение необходимых работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, обработка информационных массивов и т.д.
Инструментальное ПО (системы программирования), обеспечивающее разработку новых программ для компьютера на языке программирования.
Структура программного обеспечения
Системное ПО
Это программы общего пользования не связаны с конкретным применением ПК и выполняют традиционные функции: планирование и управление задачами, управления вводом-выводом и т.д.
Другими словами, системные программы выполняют различные вспомогательные функции, например, создание копий используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.п.
К системному ПО относятся:
операционные системы (эта программа загружается в ОЗУ при включении компьютера)
программы - оболочки (обеспечивают более удобный и наглядный способ общения с компьютером, чем с помощью командной строки DOS, например, Norton Commander)
операционные оболочки - интерфейсные системы, которые используются для создания графических интерфейсов, мультипрограммирования и.т.
Драйверы (программы, предназначенные для управления портами периферийных устройств, обычно загружаются в оперативную память при запуске компьютера)
утилиты (вспомогательные или служебные программы, которые представляют пользователю ряд дополнительных услуг)
К утилитам относятся:
Диспетчеры файлов или файловые менеджеры
Средства динамического сжатия данных (позволяют увеличить количество информации на диске за счет ее динамического сжатия)
Средства просмотра и воспроизведения
Средства диагностики; средства контроля позволяют проверить конфигурацию компьютера и Проверить работоспособность устройств компьютера, прежде всего жестких дисков
Средства коммуникаций (коммуникационные программы) предназначены для организации Обмена информацией между компьютерами
Средства обеспечения компьютерной безопасности (резервное копирование, антивирусное ПО).
Необходимо отметить, что часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует автономно. Большая часть общего (системного) ПО входит в состав ОС. Часть общего ПО входит в состав самого компьютера (часть программ ОС и контролирующих тестов записана в ПЗУ или ППЗУ, установленных на системной плате). Часть общего ПО относится к автономными программам и поставляется отдельно.
Прикладное ПО
Прикладные программы могут использоваться автономно или в составе программных комплексов или пакетов. Прикладное ПО - программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, создание электронных таблиц и т.д.
Пакеты прикладных программ - это система программ, которые по сфере применения делятся на проблемно - ориентированные, пакеты общего назначения и интегрированные пакеты. Современные интегрированные пакеты содержат до пяти функциональных компонентов: тестовый и табличный процессор, СУБД, графический редактор, телекоммуникационные средства.
К прикладному ПО, к примеру, относятся:
Комплект офисных приложений MS OFFICE
Бухгалтерские системы
Финансовые аналитические системы
Интегрированные пакеты делопроизводства
CAD - системы (системы автоматизированного проектирования)
Редакторы HTML или Web - редакторы
Браузеры - средства просмотра Web - страниц
Графические редакторы
Экспертные системы…
Инструментальное ПО
Инструментальное ПО или системы программирования - это системы для автоматизации разработки новых программ на языке программирования.
В самом общем случае для создания программы на выбранном языке программирования (языке системного программирования) нужно иметь следующие компоненты :
- 1. Текстовый редактор для создания файла с исходным текстом программы.
- 2. Компилятор или интерпретатор. Исходный текст с помощью программы-компилятора переводится в промежуточный объектный код. Исходный текст большой программы состоит из нескольких модулей (файлов с исходными текстами). Каждый модуль компилируется в отдельный файл с объектным кодом, которые затем надо объединить в одно целое.
- 3. Редактор связей или сборщик, который выполняет связывание объектных модулей и формирует на выходе работоспособное приложение - исполнимый код.
Исполнимый код - это законченная программа, которую можно запустить на любом компьютере, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась. Как правило, итоговый файл имеет расширение.ЕХЕ или.СОМ.
4. В последнее время получили распространение визуальный методы программирования (с помощью языков описания сценариев), ориентированные на создание Windows-приложений. Этот процесс автоматизирован в средах быстрого проектирования. При этом используются готовые визуальные компоненты, которые настраиваются с помощью специальных редакторов.
Наиболее популярные редакторы (системы программирования программ с использованием визуальных средств) визуального проектирования: программный обеспечение компьютер драйвер
Borland Delphi - предназначен для решения практически любых задачи прикладного программирования
Borland C++ Builder - это отличное средство для разработки DOS и Windows приложений
Microsoft Visual Basic - это популярный инструмент для создания Windows-программ
Microsoft Visual C++ - это средство позволяет разрабатывать любые приложения, выполняющиеся в среде ОС типа Microsoft Windows
Системное программное обеспечение (рис.2.3) можно разделить на базовое программное обеспечение , которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сервисное программное обеспечение , которое может быть приобретено дополнительно.
Базовое программное обеспечение (base software ) – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Сервисное программное обеспечение включает программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя.
Рис. 2.3. Структура системного программного обеспечения
В базовое программное обеспечение входят:
· операционная система;
· операционные оболочки (обычно текстовые и графические);
· сетевая операционная система.
Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.
Наиболее традиционное сравнение ОС осуществляется по следующим характеристикам процесса обработки информации:
· управление памятью (максимальный объем адресуемого пространства, типы памяти, технические показатели использования памяти);
· функциональные возможности вспомогательных программ (утилит) в составе операционной системы;
· наличие компрессии диска;
· возможность архивирования файлов;
· поддержка многозадачного режима работы;
· поддержка сетевого программного обеспечения;
· наличие качественной документации;
· условия и сложность процесса инсталляции;
· мобильность (переносимость), безопасность, надежность и др.
Операционные системы, учитывая их центральное положение в программном обеспечении компьютеров, подробно рассматриваются в следующей главе учебника.
Сетевые операционные системы – комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта , аудиои видеоконференции, распределенные вычисления , процессы управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют архитектуру клиент-сервер или одноранговую архитектуру. Вначале сетевые операционные системы поддерживали лишь локальные вычислительные сети (ЛВС ), сейчас эти операционные системы распространяются на ассоциации локальных сетей (см. часть 1, раздел 4).
Операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя, а в будущем возможны варианты речевого интерфейса и распознавание рукописного ввода данных. Эти программы существенно упрощают задание управляющей информации для выполнения команд операционной системы, уменьшают напряженность и сложность работы конечного пользователя.
Расширением базового программного обеспечения компьютера является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ (или программ, поставляемых непосредственно с операционными системами), которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом:
· программы диагностики работоспособности компьютера;
· антивирусные программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и восстановление зараженных файлов;
· программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль сохранности файловой системы на логическом и физическом уровнях, сжатие дисков, создание страховых копий дисков, резервирование данных на внешних носителях и др.;
· программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия информации в файлах с целью уменьшения объема памяти для ее хранения;
· программы обслуживания сети.
Эти программы часто называются утилитами. Утилиты – программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т. п.).
В современных операционных системах такие утилиты могут быть представлены, как, например, в Windows , группами программ "стандартные" и "служебные". В них входит ряд полезных программ: калькулятор, звукозапись, блокнот и др. В группе "служебные" имеется ряд программ, расширяющих возможности операционной системы: очистка и дефрагментация диска, восстановление системы и т.п.
12.Средство для созданий приложений.
Локальные средства разработки программ. Эти средства на рынке программных продуктов наиболее представительны и включают языки и системы программирования, а также инструментальную среду пользователя.
Язык программирования – формализованный язык для описания алгоритма решения задачи на компьютере.
Средства для создания приложений – совокупность языков и систем программирования, а также различные программные комплексы для отладки и поддержки создаваемых программ.
Языки программирования, если в качестве признака классификации взять синтаксис образования его конструкций, можно условно разделить на классы:
§ машинные языки (computer language) – языки программирования, воспринимаемые аппаратной частью компьютера (машинные коды);
§ машинно-ориентированные языки (computer-oriented language) – языки программирования, которые отражают структуру конкретного типа компьютера (ассемблеры);
§ алгоритмические языки (algorithmic language) – не зависящие от архитектуры компьютера языки программирования для отражения структуры алгоритма (Паскаль, Фортран, Бейсик и др.);
§ процедурно-ориентированные языки (procedure-oriented language) – языки программирования, где имеется возможность описания программы как совокупности процедур (подпрограмм);
§ проблемно-ориентированные языки (universal programming language) – языки программирования, предназначенные для решения задач определенного класса (Лисп, РПГ, Симула и др.);
§ интегрированные системы программирования.
Другой классификацией языков программирования является их деление на языки, ориентированные на реализацию основ структурного программирования, и объектно-ориентированные языки, поддерживающие понятие объектов и их свойств и методов обработки. Более подробно об этом делении см. гл. 18 и 19.
Программа, подготовленная на языке программирования, проходит этап трансляции, когда происходит преобразование исходного кода программы (source code) в объектный код (object code), который далее пригоден к обработке редактором связей. Редактор связей – специальная программа, обеспечивающая построение загрузочного модуля (load module), пригодного к выполнению (рис. 8.12).
Рис. 8.12. Схема процесса создания загрузочного модуля программы
Трансляция может выполняться с использованием средств компиляторов (compiler) или интерпретаторов (interpreter). Компиляторы транслируют всю программу, но без ее выполнения. Интерпретаторы, в отличие от компиляторов, выполняют пооператорную обработку и выполнение программы.
Существуют специальные программы, предназначенные для трассировки и анализа выполнения других программ, так называемые отладчики (debugger). Лучшие отладчики позволяют осуществить трассировку (отслеживание выполнения программы в пооператорном варианте), идентификацию места и вида ошибок в программе, "наблюдение" за изменением значений переменных, выражений и т.п. Для отладки и тестирования правильности работы программ создается база данных контрольного примера.
Системы программирования (programming system) включают:
§ компилятор;
§ интегрированную среду разработчика программ;
§ отладчик;
§ средства оптимизации кода программ;
§ набор библиотек (возможно с исходными текстами программ);
§ редактор связей;
§ сервисные средства (утилиты) для работы с библиотеками, текстовыми и двоичными файлами;
§ справочные системы;
§ документатор исходного кода программы;
§ систему поддержки и управления проектом программного комплекса.
Средства поддержки проектов – новый класс программного обеспечения, предназначен для:
§ отслеживания изменений, выполненных разработчиками программ;
§ поддержки версий программы с автоматической разноской изменений;
§ получения статистики о ходе работ проекта.
Инструментальная среда пользователя представлена специальными средствами, встроенными в пакеты прикладных программ, такими, как:
§ библиотека функций, процедур, объектов и методов обработки;
§ макрокоманды;
§ клавишные макросы;
§ языковые макросы;
§ программные модули-вставки;
§ конструкторы экранных форм и отчетов;
§ генераторы приложений;
§ языки запросов высокого уровня;
§ языки манипулирования данными;
§ конструкторы меню и многое другое.
Более подробно эти средства рассмотрены в гл. 19.
Средства отладки и тестирования программ предназначены для подготовки разработанной программы к промышленной эксплуатации.
Интегрированные среды разработки программ. Дальнейшим развитием локальных средств разработки программ, которые объединяют набор средств для комплексного их применения на всех технологических этапах создания программ, являются интегрированные программные среды разработчиков. Основное назначение инструментария данного вида – повышение производительности труда программистов, автоматизация создания кодов программ, обеспечивающих интерфейс пользователя графического типа, разработка приложений для архитектуры клиент-сервер, запросов и отчетов.
13. Прикладное ПО.
Прикладное ПО - совокупность программ для решения прикладных задач (задач пользователя).
Прикладное ПО входит в состав программного обеспечения компьютера.
Классификация прикладного ПО:
Прикладное ПО общего назначения - совокупность программ для решения общих универсальных задач. Эти программы используются большинством пользователей компьютера.
| №п\п | Виды прикладного ПО общего назначения | Назначение | Примеры программ |
| Текстовые редакторы | для создания и редактирования текста, без какого-либо оформления | Notepad или Блокнот (входит в ОС MS Windows),TextPad | |
| Текстовые процессоры | для создания и редактирования текста с оформлением (задание шрифта, размера, цвета текста, выравнивания и др.) и с внедрением таблиц, графиков и формул | MS Word, WordPad (входит в ОС MS Windows) | |
| Электронные таблицы | для обработки данных в табличной форме | MS Excel | |
| Графические редакторы: | для создания и редактирования изображений | ||
| - растровые | для работы с растровыми изображениями | MS Paint (входит в ОС MS Windows), Adobe Photoshop | |
| -векторные | для работы с векотрными изображениями | CorelDRAW, Adobe Illustrator | |
| "Просмотрщики" | для просмотра файлов универсальных форматов | ||
| 5.1 | "Просмотрщики" изображений | для просмотра изображений | CDSee, FastStone Image Viewer, FastPictureViewer |
| 5.2 | "Просмотрщики" HTML-страниц (браузеры, веб-обозреватели) | для просмотра страниц веб-сайтов | MS Internet Explorer, Mozila Firefox, Google Chrome, Opera, Safari |
| 5.3 | "Просмотрщики"медиа контента (медиаплееры, медиапроигрыватели): | для воспроизведения медиа контента | |
| -аудиоплееры | для воспроизведения аудиофайлов | AIMP, Foobar2000, Spider player,MusicBee, Media Monkey | |
| -мультимедиа-центры | для воспроизведения видео- и аудиофайлов | Windows Media Player (WMP, входит в ОС MS Windows), QuickTime Player(входит в ОС Mac OS X), Winamp, VLC media player, Media Player Classic | |
| 5.4 | "Просмотрщики" flash-контента (Flash-плееры) | для воспроизведения видео и аудиофайлов на веб-сайтах, для игр он-лайн | Adobe Flash Player |
| 5.5 | "Просмотрщик" pdf-файлов | для просмотра и печати pdf-файлов | Adobe Reader |
| Системы управления базами данных (СУБД) настольные (файл-серверные) | для управления созданием и работой с базами данных | MS Access, Paradox | |
| Компьютерные игры | для развлечения или обучения | 3D-шутер,"Кот Леопольд. Учим английский язык" | |
| Переводчики | |||
| -электронные словари | для перевода отдельных слов | ABBYY Lingvo, МультиЛекс | |
| -переводчики текстов | для перевода текста | ПРОМТ |
Прикладное ПО специального (профессионального) назначения - совокупность программ для решения более узких задач и профессиональных задач различных предметных областей (архитектуры, строительства, музыкальной и киноиндустрии)
| №п\п | Виды прикладного ПО специального назначения | Назначение | Пользователи | Примеры программ |
| Настольные издательские системы | для электронной верстки газет, журналов, книг, буклетов (составление страниц определенного размера из текста и иллюстраций для получения печатной формы) | работники типографий, редакций журналов и газет, издательств, а также работники рекламных агентств | QuarkXPress, Adobe InDesign, Adobe FrameMaker, Corel Ventura, MS Publisher | |
| Электронные энциклопедии, учебники, словари, справочники | для получения знаний в определенной сфере | школьники, студенты, научные работники, специалисты различных сфер | "Энциклопедия современной техники. Сстроительство", "Справочник мастера-строителя", "Музыкальный словарь", интерактивный мультимедиа учебник "Органическая химия" | |
| Системы автоматизированного перевода (CAT-программы) | для перевода профессиональных текстов с использованием баз знаний предметных областей | профессиональные переводчики | Trados, Deja Vu, Star Transit | |
| Серверные СУБД (клиент-серверные) | для управления созданием и работой с базами данных информационных систем | администраторы баз данных | mySQL, MS SQL Server, Sybase Adaptive Server Enteprise, Oracle Database | |
| Редакторы трехмерной (3D) графики | для создания и редактирования трехмерной графики | художники 3D | Autodesk 3ds Max(ранее 3D Studio MAX), Autodesk Maya, Blender, Cinema 4D, ZBrush | |
| Видеоредакторы (системы видеомонтажа): | для обработки видеоматериала | |||
| -профессиональные | для монтажа фильмов, телепередач | работники кинематографа и телевидения | Adobe Premiere Pro, Grass Valley Ediu, Sony Vegas Pro | |
| -"домашние" | для монтажа "домашних" фильмов | непрофессионалы | Windows Movie Maker (входит в ОС MS Windows), Corel VideoStudio Pro, Pinnacle Studio | |
| Аудиоредакторы (системы аудиомонтажа) | для обработки аудиоматериала | |||
| -профессиональные | для записи музыкальных композиций, подготовки фонограмм для радио, озвучивания фильмов, компьютерных игр, реставрации старых фонограмм | звукорежиссеры на радио, звукозаписывающих студиях, в киноиндустрии | Adobe Audition, Steinberg WaveLab, Sony Sound Forge. Audacity | |
| -"домашние" | для записи любительских музыкальных композиций, для создания собственных рингтонов для мобильных телефонов и др. | непрофессионалы | CyberPower Audio Editing Lab, Akram Audio Editor | |
| Нотные редакторы | для создания и редактирования нотного текста с оформлением, а также для проигрывания набранного текста | работники музыкальных издательств, музыкальных учебных заведений, музыкальных театров, филармоний; композиторы, аранжировщики, дирижеры | Finale, Encore, Cakewalk Overture, Sibelius,MuseScore | |
| Экспертные системы | для решения задач некоторых предметных областей (заменяет специалиста-эксперта) | работники, занимающиеся диагностикой, конструированием, планированием, управлением | Медицина:MYCIN; военное дело:ACES; электроника:ACE; информатика: CODES, химия: DENDRAL; геология:PROSPECTOR торговля: РЕМОРАМА | |
| Системы автоматизированного проектирования (САПР, CAD/CAM/CAE) | для разработки на компьютере чертежей, схем, 3D-моделей, конструкторской и технологической документации | инженеры-конструкторы, архитекторы | Компас, AutoCAD, ZwCAD, nanoCAD Электро, BtoCAD, Стройэкспертиза BASE | |
| Геоинформационные системы (ГИС): | ||||
| -универсальные и специализированные | для создания, редактирования и анализа электронных географических карт, для поиска информации об объектах карты: городах, дорогах, зданиях, улицах, реках, рельефе, среднегодовой температуре | ГИС-специалисты, ГИС - операторы, инженеры-картографы, геологи, геодезисты, гидрологи,метеорологи | MapInfo, CREDO_DAT, ArcGIS, Arcview, GeoServer, GRASS, gvSIG, Арго, Полигон, Панорама, ГИС Метео | |
| -информационно-справочные | -для просмотра карт города и окрестностей, для поиска организаций, маршрутов транспорта, поиска проезда по городу | непрофессионалы | 2ГИС | |
| общие системы для различных предприятий и организаций: | ||||
| -интегрированные системы делопроизводства | для поддержки полного цикла документа в организации: создание документов (документирование), организация движения и учёта документов (документооборот), хранение документов (архивное дело) | делопроизводители (работники, которые отвечают за ведение документации организации) | Дело, LanDocs, Золушка, Гран-Док | |
| -бухгалтерские системы | для ведения бухгалтерского и налогового учета | бухгалтеры | 1С:Бухгалтерия | |
| -финансовые аналитические системы | для ведения аналитического учета финансово-хозяйственной деятельности организации (систематизация информации, расчет аналитических показателей и формирование отчетов) | финансовые аналитики | Альт – Финансы, Audit Expert, ИНЭК – Аналитик, ФинЭкАнализ, модуль для MS Office Excel "Excel Financial Analysis" |
14.Процедурное программирование.
Процеду́рное программи́рование - программирование на императивном языке, при котором последовательно выполняемые операторы можно собрать в подпрограммы, то есть более крупные целостные единицы кода, с помощью механизмов самого языка .
Процедурное программирование является отражением архитектуры традиционных ЭВМ, которая была предложена Фон Нейманом в 1940-х годах. Теоретической моделью процедурного программирования служит абстрактная вычислительная система под названием машина Тьюринга.
Основные сведения
Выполнение программы сводится к последовательному выполнению операторов с целью преобразования исходного состояния памяти, то есть значений исходных данных, в заключительное, то есть в результаты. Таким образом, с точки зрения программиста имеются программа и память, причем первая последовательно обновляет содержимое последней.
Процедурный язык программирования предоставляет возможность программисту определять каждый шаг в процессе решения задачи. Особенность таких языков программирования состоит в том, что задачи разбиваются на шаги и решаются шаг за шагом. Используя процедурный язык, программист определяет языковые конструкции для выполнения последовательности алгоритмических шагов.
Операционные системы
Как уже говорилось выше, в состав вычислительной системы входят как аппаратные, так и программные средства, которые для вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию вычислительных систем и их программную конфигурацию. Такой принцип разделения имеет для информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. От верного выбора программного решения конфигурации зависят производительность и эффективность всей вычислительной системы в целом.
Программы - это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы - управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода и не осуществляет вывод данных на устройства вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.
Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии . Несмотря на то что эти две категории рассматриваются отдельно, нельзя забывать, что между ними существует диалектическая связь, и раздельное их рассмотрение является по меньшей мере условным.
Состав программного обеспечения (ПО) вычислительной системы называют программной конфигурацией . Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь - многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть, мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия , а на практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней (рисунок 2.9).
Рисунок 2.9. Структура ПО компьютерной системы
Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое членение удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установки программ до практической эксплуатации и технического обслуживания. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Так, например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программное обеспечение.
Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение . Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ - Read Only Memory, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.
В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ - Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM). В этом случае изменение содержания ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш-технологией), так и вне ее, на специальных устройствах, называемых программаторами.
Системный уровень - переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.
От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств - они входят в состав программного обеспечения системного уровня.
Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.
Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера . Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и, самое главное, к взаимодействию с пользователем. То есть наличие ядра операционной системы - непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.
Программное обеспечение служебного уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их также называют утилитами) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (как правило, это программы обслуживания) изначально включают в состав операционной системы, но большинство служебных программ являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций.
В разработке и эксплуатации служебных программ существует два альтернативных направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование. В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свойства системных программ, делая их более удобными для практической работы. Во втором случае они слабо связаны с системным программным обеспечением, но предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.
Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий необычайно широк - от производственных до творческих и развлекательно-обучающих. Огромный функциональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности.
Поскольку между прикладным программным обеспечением и системным существует непосредственная взаимосвязь (первое опирается на второе), то можно утверждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие триединого комплекса человек - программа - оборудование.
Структура системного программного обеспечения
На рис. 8.10 представлена структура системного программного обеспечения – базового программного обеспечения, которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сервисного программного обеспечения, которое может быть приобретено дополнительно.
Базовое программное обеспечение (base software) – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Сервисное программное обеспечение – программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя.
Рис. 8.10. Классификация системного программного обеспечения компьютера
В базовое программное обеспечение входят:
§ операционная система;
§ операционные оболочки (текстовые и графические);
§ сетевая операционная система.
Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.
В секторе программного обеспечения и операционных систем ведущее положение занимают фирмы IBM, Microsoft, UNISYS, Novell. Доход от продаж операционных систем в среднем превышает 20 млрд. дол. в год. Рассмотрим наиболее распространенные типы операционных систем.
Операционные системы для персональных компьютеров делятся на:
§ одно- и многозадачные (в зависимости от числа параллельно выполняемых прикладных процессов);
§ одно- и многопользовательские (в зависимости от числа пользователей, одновременно работающих с операционной системой);
§ непереносимые и переносимые на другие типы компьютеров;
§ несетевые и сетевые, обеспечивающие работу в локальной вычислительной сети ЭВМ.
Большое значение сегодня имеет применение 32-разрядных операционных систем для персональных компьютеров:
§ OS/2 во всех модификациях (IBM);
§ Windows NT во всех модификациях (Microsoft);
§ Unix во всех модификациях;
§ Next Step 3.2 (Next);
§ SCO Open Desktop 3.0 (Santa Cruz Operation);
§ Solaris 2.1 (SunSoft) – x86;
По данным опроса пользователей программных продуктов, проведенного в 1996 г., мнение респондентов относительно операционных систем распределилось так, как указано в табл. 8.1.
Операционная система MS DOS (фирма Microsoft) появилась в 1981 г. В настоящее время существуют версии 6.22 и 7.0 (в составе Windows 95), а также ее разновидности других фирм-разработчиков (DR DOS, PC DOS). Сегодня эта операционная система установлена на подавляющем большинстве персональных компьютеров. Начиная с 1996 г. MS DOS распространяется в виде Windows 95 – 32-разрядной многозадачной и многопоточной операционной системы с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями.
Операционная система OS/2 разработана фирмой IBM для персональных компьютеров на основе системной прикладной архитектуры, ранее используемой для больших ЭВМ. Это многозадачная, однопользовательская, высоконадежная операционная система, обеспечивающая как текстовый, так и графический интерфейс пользователя. OS/2 обеспечивает:
§ поддержку графического интерфейса пользователя;
§ одновременную обработку нескольких приложений;
§ многопоточную обработку нескольких задач одного приложения;
§ 32-разрядную обработку данных;
§ сжатие данных при записи на магнитные диски;
§ защиту памяти.
Важной особенностью операционной системы OS/2 является высокопроизводительная файловая система HPFS (High Perfomance File System), имеющая преимущества для серверов баз данных (в отличие от MS DOS поддерживаются длинные имена файлов), поддержка мультипроцессорной обработки – до 16 процессоров типа INTEL и PowerPC. Версия OS/2 Warp работает с мультисредой и имеет встроенный доступ в сеть Internet, систему распознавания речи VoiceType, интегрированную версию Lotus Notes Mail для передачи через Internet почты. В OS/2 могут выполняться прикладные программы Windows 3.1 и Win32s, но не могут выполняться приложения, работающие в среде Windows 95 или Windows NT. Спецификация Open 32 позволяет поставщикам программного обеспечения переносить его на новую платформу.
Перспективной является многопользовательская и многозадачная операционная система Unix, созданная корпорацией Bell Laboratory. Данная операционная система реализует принцип открытых систем и широкие возможности по комплексированию в составе одной вычислительной системы разнородных технических и программных средств.
Unix обладает наиболее важными качествами, такими, как:
§ переносимость прикладных программ с одного компьютера на другой;
§ поддержка распределенной обработки данных в сети ЭВМ;
§ сочетаемость с процессорами RISC.
Unix получила распространение для суперкомпьютеров, рабочих станций и профессиональных персональных компьютеров, имеет большое количество версий, разработанных различными фирмами. Согласно прогнозам объем мирового рынка вычислительных систем, базирующихся на ОС Unix, существенно будет возрастать, особенно с переходом к сетевым технологиям.
Наиболее традиционное сравнение ОС осуществляется по следующим характеристикам процесса обработки информации:
§ управление памятью (максимальный объем адресуемого пространства, типы памяти, технические показатели использования памяти);
§ функциональные возможности вспомогательных программ (утилит) в составе операционной системы;
§ наличие компрессии диска;
§ возможность архивирования файлов;
§ поддержка многозадачного режима работы;
§ поддержка сетевого программного обеспечения;
§ наличие качественной документации;
§ условия и сложность процесса инсталляции.
Сетевые операционные системы - комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процессы yправления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют архитектуру клиент-сервер или одноранговую архитектуру. Вначале сетевые операционные системы поддерживали лишь локальные вычислительные сети (ЛВС), сейчас эти операционные системы распространяются на ассоциации локальных сетей. Наибольшее распространение имеют LAN Server, NetWare, VINES, Windows NT, Windows 95.
Они оцениваются по комплексу критериев: производительность, разнообразие возможностей связи пользователей, возможности администрирования.
Основные характеристики широко распространенной сетевой операционной системы Novell NetWare рассмотрены в гл. 7. Операционная система Windows NT является многозадачной, предназначенной для архитектуры клиент-сервер и использования различных протоколов транспортного уровня сетевой операционной системы, имеет 32-разрядную архитектуру и обеспечивает функции локальной сети:
§ возможность каждой абонентской системы в сети быть сервером или клиентом;
§ совместную работу группы пользователей;
§ адресацию оперативной и внешней памяти большого размера;
§ многозадачность и многопоточность обработки данных;
§ поддержку мультипроцессорной обработки и др.
В табл. 8.2 приведены характеристики некоторых популярных ОС.
Таблица 8.2. Характеристики операционных систем
Работа в сети ЭВМ требует использования программных продуктов для администрирования и обслуживания рабочих станций типа, например:
§ IBM Adstar Distributed Storage Manager 1.0 – средство резервного копирования в масштабах предприятия, которое позволяет обслуживать ЭВМ различных классов (мэйнфреймы, мини-ЭВМ, настольные системы), используя при этом один общий интерфейс);
§ Symantec Norton Administrator for Networks 2.0 – обеспечивает администрирование локальной вычислительной сети и управление приложениями для корпоративных сетей (масштаба предприятия);
§ Microsoft NT File and Print Service for NetWare – устраняет барьеры между NetWare и Windows NT, обеспечивает полную эмуляцию для NT возможностей среды NetWare;
§ Armon OnSite Manager – сегментирование сетей, фильтрация и поиск неисправностей в сетях масштаба предприятия и др.
Операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя.
Наиболее популярны следующие виды текстовых оболочек операционной системы MS DOS:
§ Norton Commander 5.0 – фирма Symantec (см. гл. 10);
§ XTree Gold 4.0;
§ Norton Navigator и др.
Эти программы существенно упрощают задание управляющей информации для выполнения команд операционной системы, уменьшают напряженность и сложность работы конечного пользователя.
Во всем мире имеют огромную популярность такие графические оболочки MS DOS, как Windows 3.1 (см. гл. 12), Windows 3.11 for WorkGroup, которые позволяют изменить среду взаимодействия пользователя с компьютером, расширяют набор основных (диспетчер файлов, графический редактор, текстовый редактор, картотека и т.п.) и сервисных функций, обеспечивающих пользователю интегрированную информационную технологию вплоть до создания одноранговых локальных сетей.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА, СОСТАВ И НАЗНАЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОМПЬЮТЕРА
Программное обеспечение - это совокупность программ, позволяющих осуществить на компьютере автоматизированную обработку информации. Программное обеспечение делится на системное (общее) и прикладное (специальное).
Системное программное обеспечение обеспечивает функционирование и обслуживание компьютера, а также автоматизацию процесса создания новых программ. К системному программному обеспечению относятся: операционные системы и их пользовательский интерфейс; инструментальные программные средства; системы технического обслуживания.
Операционная система - обязательная часть специального программного обеспечения, обеспечивающая эффективное функционирование персонального компьютерра в различных режимах, организующая выполнение программ и взаимодействие пользователя и внешних устройств с ЭВМ.
Пользовательский интерфейс (сервисные программы) - это программные надстройки операционной системы (оболочки и среды), предназначенные для упрощения общения пользователя с операционной системой.
Программы, обеспечивающие интерфейс, сохраняют форму общения (диалог) пользователя с операционной системой, но изменяют язык общения (обычно язык команд преобразуется в язык меню). Сервисные системы условно можно разделить на интерфейсные системы, оболочки операционных систем и утилиты.
Интерфейсные системы - это мощные сервисные системы, чаще всего графического типа, совершенствующие не только пользовательский, но и программный интерфейс операционных систем, в частности, реализующие некоторые дополнительные процедуры разделения дополнительных ресурсов.
Оболочки операционных систем предоставляют пользователю качественно новый по сравнению с реализуемым операционной системой интерфейс и делают необязательным знание последнего.
Утилиты автоматизируют выполнение отдельных типовых, часто используемых процедур, реализация которых потребовала бы от пользователя разработки специальных программ. Многие утилиты имеют развитый диалоговый интерфейс с пользователем и приближаются по уровню общения к оболочкам.
Инструментальные программные средства (системы программирования) - обязательная часть программного обеспечения, с использованием которой создаются программы. Инструментальные программные средства включают в свой состав средства написания программ (текстовые редакторы); средства преобразования программ в вид, пригодный для выполнения на компьютере (ассемблеры, компиляторы, интерпретаторы, загрузчики и ре дакторы связей), средства контроля и отладки программ.
Текстовые редакторы позволяют удобно редактировать, формировать и объединять тексты программ, а некоторые - и контролировать синтаксис создаваемых программ.
Программа, написанная на алгоритмическом языке, должна быть преобразована в объектный модуль, записанный на машинном языке (в двоичных кодах). Подобное преобразование выполняется трансляторами (ассемблером - с языка Assembler и компиляторами - с языков высокого уровня). Для некоторых алгоритмических языков используются интерпретаторы, не создающие объектный модуль, а при каждом очередном выполнении программы переводящие каждую ее отдельную строку или оператор на машинный язык. Объектный модуль обрабатывается загрузчиком - редактором связей, преобразующие его в исполняемую машинную программу.
Средства отладки позволяют выполнять трассировку программ (пошаговое выполнение с выдачей информации о результатах исполнения), производить проверку синтаксиса программы и промежуточных результатов в точках останова, осуществлять модификацию значений переменных в этих точках.
Системы технического и сервисного обслуживания представляют собой программные средства контроля, диагностики и восстановления работоспособности компьютера, дисков и т. д.
Прикладное программное обеспечение обеспечивает грешение пользовательских задач. Ключевым понятием здесь является пакет прикладных программ.
Пакет прикладных программ - это совокупность программ для решения круга задач по определенной тематике или предмету. Различают следующие типы пакетов прикладных программ:
- общего назначения - ориентированы на автоматизацию широкого круга задач пользователя (текстовые процессоры, табличные редакторы, системы управления базами данных, графические процессоры, издательские системы, системы автоматизации проектирования и т. д.);
- методо-ориентированные - реализация разнообразных экономико-математических методов решения задач (математического программирования, сетевого планирования и управления, теории массового обслуживания, математической статистики и т. д.);
- проблемно-ориентированные - направлены на решение определенной задачи (проблемы) в конкретной предметной области (банковские пакеты, пакеты бухгалтерского учета, финансового менеджмента, правовых справочных систем и т. д.).
К прикладному программному обеспечению относятся сервисные программные средства, которые служат для организации удобной рабочей среды пользователя, а также для выполнения вспомогательных функций (информационные менеджеры, переводчики и т. д.).
