Программное обеспечение (ПО) - комплекс программ обеспечивающих обработку или передачу данных предназначенных для многократного использования и применения разными пользователями .
Программное обеспечение - совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для их эксплуатации.
Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.
Программа - 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 нее осуществляет вывод данных на устройство 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.
Состав программного обеспечения 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, т.е. мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике он обеспечивает распределение ПО на несколько взаимодействующих между собой уровней.
Уровни ПО представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на ПО предшествующих уровней. Такое членение удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установления программ до практической эксплуатации и технического обслуживания. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Так, например, вычислительная система с ПО базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное ПО.
Базовый уровень - самый низкий уровень ПО представляет базовое ПО. 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 микросхемах 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 ПЗУ (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.
Системные программы - программы общего пользования, выполняемая вместе с прикладными программами и служащая для управления ресурсами компьютера: центральным процессором, памятью, вводом-выводом.
Системные программы - это программы предназначенные:
Для поддержания работоспособности системы обработки информации;
Для повышения эффективности ее использования.
Различают программы:
Системные управляющие;
Системные обслуживающие.
Системные программы - это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.
Среди десятков тысяч системных программ особое место занимают операционные системы, которые обеспечивают управление ресурсами компьютера с целью их эффективного использования.
Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения - утилиты (лат. utilitas - польза). Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи. Некоторые разновидности утилит:
Программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности;
Программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т.д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;
Программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;
Антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами;
Программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;
Программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;
Коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами;
Программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;
Программы для записи CD-ROM, CD-R и многие другие.
Часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует независимо от нее, т.е. автономно.
От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всех 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.
Служебный уровень. Программное обеспечение этого 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.
Прикладной уровень. 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 ПО 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.
Программы, с помощью которых пользователь непосредственно решает свои информационные задачи, не прибегая к программированию, называется прикладными программами.
Очевидно, что системы программирования нужны далеко не всем, тогда как системное и прикладное ПО незаменимо и необходимо любому пользователю.
Прикладные программы делятся на программы общего и специального назначения
Программы общего назначения: текстовые и графические редакторы; системы управления базами данных; табличные процессоры; коммуникационные (сетевые) программы; компьютерные игры.
Программы специального назначения: бухгалтерские пакеты; системы автоматизированного проектирования; экспертные системы; программы для проведения сложных математических расчетов; программы для профессиональной деятельности и др.
К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО: технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.); методы тестирования программ; методы доказательства правильности программ; анализ качества работы программ; документирование программ; разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.
Программное обеспечение - неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ
Совокупность программ, работающих на данной машине, составляют ее программное обеспечение . Очевидно, что семействам программно совместимых ЭВМ доступно одно и то же программное обеспечение. В настоящее время создано колоссальное количество программных продуктов для всех типов компьютеров.
Их можно разделить на два класса:
1. Программы, обеспечивающие работу компьютера и доступ к нему
пользователя - системное программное обеспечение.
2. Программы, обеспечивающие решение практических задач из разных
областей науки, экономики, производства и т. п.
СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА.
Системное программное обеспечение - это набор программ, обеспечивающих нормальную работу и удобное использование ЭВМ. Основной и необходимой частью системного программного обеспечения является операционная система (ОС). Она управляет работой внешних устройств, ведет учет и распределение ресурсов машины: процессорного времени, оперативной и внешней памяти, внешних устройств, обеспечивает интерфейс (связь) с
пользователем.
Операционная система есть на любой работающей машине, причем для каждого типа машин существует собственная ОС, а зачастую и несколько ОС. Операционные системы могут классифицироваться по ряду признаков.
1. Количество одновременно решаемых задач.
Если в текущий момент на машине обрабатывается одна задача и все ресурсы ЭВМ выделяются ей, то такой режим называется однопрограммным режимом работы. Этот режим существенно упрощает работу ОС и используется для мини - и микро-ЭВМ, является основой для ПЭВМ.
Мультипрограммный режим работы - это такой режим, при котором в текущий момент в оперативной памяти находится несколько программ, которые делят все ресурсы машины. При этом ОС решает сложные задачи по учету и распределению ресурсов, защите программ и данных друг от друга. Обычно задачи поочередно, в соответствии с их приоритетами получают
определенный квант времени процессора. Такой режим работы естественно резко увеличивает накладные расходы (например, для машин IBM-360/370 и OS 360/370 до 80% процессорного времени использовалось самой ОС и только 20-25% под сами задачи), но является оправданным и эффективным для больших машин со значительными ресурсами.
2. Способ взаимодействия с пользователем.
1) пакетный режим
Задачи и данные в этом режиме готовятся заранее, оформляются в виде блока (пакета), а затем передаются для выполнения, в результате которого пользователь получает готовые результаты. При этом пользователь не может вмешиваться в процесс решения задачи.
Такой режим используется обычно для больших ЭВМ с мультипрограммной ОС.
В этом режиме пользователь выполняет задание по шагам, может проанализировать результаты очередного шага и определить ход дальнейших действий. Такой режим предпочтителен для однопрограммного монопольного режима, но часто используется для мультипрограммного. В этом случае он называется режимом разделения времени.
3. Время ответа на запрос.
Если ЭВМ используется для управления реальным процессом (технологическим, производственным и др.), то самым важным является время ответа на запрос. Для таких применений ЭВМ разрабатывают специальные ОС, которые называются системами реального времени.
Другие ОС тоже небезразличны ко времени ответа на запрос,
но оно не имеет такого значения.
Операционная система определяет (практически полностью) среду работы пользователя, вернее его задач. Поэтому программы, разработанные в одной ОС обычно требуют переделок при переносе их в другую ОС.
В настоящее время для персональных ЭВМ совместимых с IBM PC самой распространенной является MS-DOS разных версий (однопрограммная, диалоговая) и все чаще стала использоваться система WINDOWS.
Но самой распространенной ОС для разных типов машин является система UNIX (мультипрограммная, диалоговая), которая претендует также на роль единой ОС, обеспечивающей одну среду пользователя для разных машин.
Операционная система MS-DOS для IBM PS совместимых компьютеров будет рассмотрена дальше.
ЯЗЫКИ И СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Операционная система обеспечивает лишь выполнение программ. Их написание, отладка должны выполняться другими программными средствами. Поскольку машина может исполнять программы только на машинном языке, а человеку описывать алгоритмы на таком уровне затруднительно, то уже в начале использования компьютеров были разработаны языки
программирования - специализированные формальные средства описания алгоритма задачи и специальные программы, которые обеспечивают перевод с языка программирования на машинный язык, так называемые трансляторы. К числу первых языков программирования относятся такие языки как Фортан и Алгол.
В настоящее время насчитывается несколько тысяч языков программирования, но наиболее распространены из них около десятка. Среди них различают универсальные, предназначенные для написания любых алгоритмов, и специализированные, ориентированные на описание определенного круга задач.
Кроме того, языки классифицируются по уровням. Если нижним уровнем считать машинный язык, а верхним - естественный, то можно различать языки низкого и высокого уровня.
К языкам низкого уровня относятся автокоды, мнемокоды и ассемблеры. Это машинно-ориентированные языки, по конструкции операторов близкие к машинному, но позволяющие использовать мнемокоды команд и символическую адресацию. Для всех машин во всех операционных системах существуют ассемблеры, иногда несколько. Программы, написанные на них, очень эффективны. В частности программы ОС обычно написаны на ассемблере.
Языки высокого уровня позволяют описывать задачу на некотором подмножестве естественного языка, обычно английского. К их числу относятся Паскаль, Си, Фортран, Клиппер, Лисп, Пролог, Бейсик и многие другие.
Паскаль, Фортран, Си - это универсальные алгоритмические языки. Лисп и Пролог - специализированные языки для задач логического вывода, обработки сложных структур данных и логических умозаключений. Они используются для разработки экспертных систем, доказательств теорем и т. д.
Для всех этих языков существуют трансляторы, а иногда и несколько для разных типов машин. Трансляторы могут работать в двух режимах:
Компиляция; при этом весь текст законченной программы, написанной на соответствующем языке программирования, переводится в программу на машинном коде (объектном коде).После дополнительной обработки такая программа уже может работать независимо от языка, на котором она написана.
Интерпретация; при этом происходит пооператорный
перевод и исполнение программы. Такой режим очень удобен для
отладки простых программ. Но для больших программ практически
непригоден, т. к. требует для исполнения программы наличия в
памяти интерпретатора.
В настоящее время для написания, трансляции и отладки программ используются различные TURBO-системы (TURBO-C, TURBO-PASCAL и др.), в которые включены, помимо транслятора, простые редакторы текстов для подготовки программ, средства отладки, сборки готовым программ из объектных модулей.
ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Прикладное программное обеспечение (ППО) ЭВМ - это совокупность программ, обеспечивающих решение практических задач из разных областей знания. ППО составляет большую часть общего ПО. Трудно, да и практически невозможно, перечислить все программные средства, входящие в ППО, но можно попытаться определить основные классы или типы ППО. При этом следует помнить, что это деление достаточно условно. Если взять за основу уровень сложности программного продукта, то можно выделить следующие классы:
1. простые, зачастую отдельные программы, написанные программистом
для решения его собственных задач и используемые в основном им же.
2. программа или система для решения некой сложной комплексной
задачи, обеспечивающей автоматизацию некоторого процесса, формы
деятельности и т. д. Но подобная система может использоваться только в
сопровождении разработчика и рассчитана на применение в конкретных
условиях.
3. Системы, пакеты программ, комплексы, автоматизирующие некоторый
процесс, сторону деятельности предприятия организации и т. д.
возможность настройки на конкретное применение в заданных
условиях (например, на размерность задачи, объем обрабатываемой
информации, конфигурация машины и др.).
Такая система уже является коммерческим продуктом. В настоящее время существуют специальные правовые нормы по распространению и использованию таких пакетов.
На сегодняшний день такие программные средства составляют
большую часть всего ПО.
Среди них различают:
1) методо-ориентированные пакеты программ (в основном
научного характера)
2) проблемно-ориентированные системы, обеспечивающие
автоматизацию некоторой области деятельности предприятия
Если за основу взять уровень разумности или "интеллектуальности" системы, то можно различить:
1. "Жесткие" или "примитивные" системы, выполняющие четко очерченную
и сформулированную задачу по определенному алгоритму. Такими
является основная часть работающих сейчас программ.
2. Программы, которые сами определяют и уточняют алгоритм решения
задачи, в зависимости от условий и накопленного опыта. Большая часть
работающих экспертных систем относится к к этому типу.
3. Системы, которые берут на себя постановку задачи из трудно
формализуемых областей, определяющие алгоритм ее решения и
исполняющие его. Это так называемые системы с элементами
искусственного интеллекта. В настоящее время примером такого
рода систем могут служить некоторые экспертные системы.
Общая схема ЭВМ с поставленным на ней программным обеспечением может быть представлена в следующем виде:
¦Системы с эл-тами искусственного интеллекта ¦
¦ ¦Текстовые ред., САПР, прикл. пакеты¦ ¦
¦ ¦ ¦Языки программирования¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ Си, Паскаль, СУБД и др.¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ - ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ О С ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ЭВМ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ L ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ L- ¦ ¦ ¦
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS DOS
Для ПЭВМ, программно совместимых с IBM PC, существует несколько ОС, таких как MS DOS, UNIX, WINDOWS и др. Наиболее распространенной среди них является MS DOS, т. к. она наиболее проста и требует мало ресурсов. Ее разумно использовать для машин класса ХТ, 286, 386. WINDOWS и UNIX требуют значительного количества ресурсов, но при этом обеспечивают некоторые дополнительные возможности: мультизадачность и развитый интерфейс.
Современный компьютер — это единство аппаратных средств (hardware) и программного обеспечения (software). Ком-пьютерной программой называется закодированная информация о действиях, которые предписывается выполнить компьютеру, ал-горитм для исполнения компьютером, описанный или на языке машинных кодов, или на специальном языке программирова-ния. Чтобы на компьютере можно было решать задачи, необхо-димо программное обеспечение, структуру которого в соответст-вии с классификацией программ отражает следующая схема.
Рис. Структура программного обеспечения ПК
Программное обеспечение (ПО) — это совокупность про-грамм обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов. Программное обеспечение является очень широким понятием, оно включает в себя системное программное обеспе-чение, которое отвечает за работоспособность компьютеров; прикладное программное обеспечение, предназначенное для ре-шения задач любой предметной области в виде пакетов при-кладных программ (ППП); и инструментарий технологии про-граммирования.
Системное программное обеспечение предназначено для функ-ционирования самого компьютера как единого целого. Это в первую очередь операционная система, а также сервисные про-граммы различного назначения — драйверы, утилиты и т. п. Сюда же относятся программы проведения диагностики и про-филактики аппаратуры компьютера. В системное программное обеспечение входит сетевой интерфейс, который обеспечивает доступ к данным на сервере.
Операционные системы — главная часть системного ПО. Это комплекс программ, управляющих всеми аппаратными компо-нентами компьютера, обеспечивая их целостное функциониро-вание, а также предоставляющих пользователю доступ к аппа-ратным возможностям компьютера. В состав ОС входит большое количество утилит — программ вспомогательного назначения. Подробнее операционные системы будут рассмотрены в п. «Опе-рационные системы».
Важным классом системных программ являются драйверы. Они расширяют возможности ОС, например позволяют ей рабо-тать с тем или иным внешним устройством, обучая ее новому протоколу обмена данными и т. д. Так, первые попавшие в нашу страну версии операционных систем DOS, Windows и OS/2 были английскими и не поддерживали ввод русских букв с клавиату-ры. Для устранения этого недостатка были созданы специальные драйверы клавиатуры.
Драйверы обычно входят в комплект поставки ОС. В процес-се установки операционной системы активизируются те драйве-ры, которые нужны для поддержки устройств и функций ОС, указанных пользователем.
Весьма популярный класс системных программ составляют программы-оболочки. Они обеспечивают более удобный и нагляд-ный способ общения с компьютером, чем штатные средства ОС.
Средства контроля и диагностики обеспечивают автоматиче-скую проверку функционирования отдельных узлов ЭВМ, поиск ошибок в их работе.
Система программирования позволяет разрабатывать програм-мы на языках программирования. Языками программирования на-зываются формальные языки связи человека с ЭВМ, предназна-ченные для описания данных (информации) и алгоритмов (про-грамм) их обработки на компьютере. Внутренний (машинный) язык любой ЭВМ — цифровой, слова в нем записываются в дво-ичных кодах, в виде последовательности нулей и единиц. Транс-ляторы и интерпретаторы — комплекс программ, обеспечиваю-щий автоматический перевод с алгоритмических языков в ма-шинные коды.
Прикладное программное обеспечение предназначено для не-посредственного решения пользовательских задач. Прикладные программы в основном представлены пакетами прикладных программ (ППП) — комплексом взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса в конкретной предметной области.
Разработаны и используются сотни тысяч прикладных про-грамм для различных применений. Условно их делят на четыре группы:
Пакеты программ текстовой обработки;
Табличные процессоры;
Пакеты программ графики;
Системы управления базами данных.
Такая классификация не является исчерпывающей, так как в одну группу могут входить программы, выполняющие весьма различающиеся задачи. Например, к пакетам текстовой обработ-ки можно отнести как текстовые редакторы, так и издательские системы; к программам графики — графические редакторы и средства создания презентаций и т. д.
Рассмотрим подробнее наиболее часто применяемые пакеты.
Табличные процессоры выводят на экран промежуточную таб-лицу, в клетках которой могут находиться числа, пояснительные тексты и формулы для расчета по имеющимся данным. Все рас-пространенные табличные процессоры позволяют пересчитывать значения элементов таблицы по заданным формулам, строить различные графики, создавать собственные входные и выходные формы. Кроме того, имеется множество возможностей декора-тивного характера — включение звуковых эффектов, создание слайд-шоу и т. д.
Издательские системы предназначены для подготовки рек-ламных буклетов, оформления газет, журналов и т. д. Основная их функция — верстка, т. е. размещение текста по страницам до-кумента, вставка рисунков и т. д. Обычно тексты подготавливае-мых документов набираются в редакторе типа MS Word, а затем считываются издательской системой, где и выполняется их окончательное оформление.
Программы подготовки презентаций используются для оформления слайдов, в которые помещаются рисунки, надписи, диаграммы и т. д. Эти программы организуют показ презентаций с помощью компьютера (на мониторе большого размера или специальной демонстративной панели).
Графические редакторы позволяют создавать и редактировать рисунки. В простейших редакторах есть возможность рисования линий, кривых, раскройки областей экрана, создания надписей и т. д. В редакторах, ориентированных на обработку фотоизобра-жений, можно обрабатывать изображения большого размера и имеются средства для настройки яркости и контрастности изо-бражения или отдельных частей. Весьма популярны и редакторы объектной графики, работающие с изображением из различных объектов — букв, линий и т. д.
Программы для анимации позволяют создать двухмерное и трехмерное изображения движущейся модели объектов и, управ-ляя ими и комбинируя их, получать несложные анимационные фильмы.
Программы для создания компьютерного видео позволяют при наличии соответствующего оборудования производить на компь-ютере монтаж видеофильмов, наложение титров, видеоэффектов и т. д.
Бухгалтерские программы предназначены для ведения бухуче-та, подготовки финансовой отчетности, финансового анализа деятельности предприятий.
Персональные информационные менеджеры позволяют назна-чать разовые и повторяющиеся мероприятия, напоминать о де-лах, которые необходимо выполнять регулярно и т. д.
Программы планирования позволяют составлять планы работ, требующие координации многих людей и ресурсов.
Программы распознавания символов позволяют вводить с по-мощью сканера напечатанные тексты, делая ненужным утоми-тельный и трудоемкий ввод текстов с клавиатуры.
Программы-переводчики позволяют переводить тесты с рус-ского языка на английский, немецкий, французский и обратно.
Программы-словари — это электронные версии обычных сло-варей с некоторыми дополнительными возможностями.
Системы автоматизированного проектирования (САПР) по-зволяют осуществлять черчение и конструирование различных предметов и механизмов с помощью компьютера.
Отдельной частью прикладного программного обеспечения являются библиотеки стандартных программ. Их составляют час-то используемые программы вычисления функций, решения уравнений, распространенных операций обработки данных (сор-тировка, нахождение максимального и минимального значений в массивах данных и т. д.).
Уникальное программное обеспечение — комплекс программ, предназначенных для выполнения специализированных про-грамм пользователя, решающих уникальные пользовательские задачи. Кроме_того, к уникальным можно отнести задачи созда-ния и обработки базы данных для конкретного предприятия.
Пакет прикладных программ Microsoft Office
Прикладные программы часто объединяются в пакеты по роду деятельности пользователя. Наиболее популярным пакетом, предназначенным для решения задач автоматизации офиса, яв-ляется Microsoft Office. Он представляет собой семейство при-кладных программных продуктов, которое объединяет различ-ные приложения в универсальную среду для работы с информа-цией. Наибольшее распространение в нашей стране получили следующие, входящие его состав программы.
Microsoft Word — мощный текстовый процессор, который позволяет быстро и просто создавать профессионально оформ-ленные документы, содержащие рисунки, схемы, формулы, таб-лицы, диаграммы, а также обладает встроенной поддержкой тех-нологий Internet.
Microsoft Excel — универсальная программа для работы с электронными таблицами. Она располагает разнообразными средствами для форматирования, отображения, преобразования и анализа данных, проведения математических, финансовых, статистических и других вычислений, обмена данными и инфор-мацией, в том числе и через Internet.
Microsoft PowerPoint — редактор, предназначенный для соз-дания всяческих презентаций, представляющих собой совокуп-ность структурированных слайдов, в которых используются раз-личные иллюстративные, анимационные и звуковые эффекты.
Microsoft Outlook является системой работы с сообщениями и совместной работы, которая облегчает организацию информа-ции на рабочем столе и обеспечение совместного доступа к ней, а также связь с другими пользователями. Она позволяет назна-чать место встречи, хранить информацию о контактах, адреса, телефоны, получать и отправлять сообщения по электронной почте или по факсу и т. д.
Microsoft Access — удобное средство для создания и эксплуа-тации достаточно мощных баз данных. Данная система управле-ния базами данных умеет сводить воедино информацию из са-мых разных источников и помогает быстро найти необходимые данные и представить их в удобном для анализа виде с помощью отчетов, графиков и таблиц.
В составе Microsoft Office имеется также несколько неболь-ших программ достаточно узкой специализации. К ним отно-сятся:
Photo Editor — редактор рисунков;
Microsoft Graph — программа для построения простых диа-грамм;
Microsoft WordArt — программа для преобразования слов и фраз в графические изображения; эти изображения можно ис-пользовать, например, для создания эмблем и шапок на фир-менных бланках организации;
Microsoft ClipArt — программа для вставки в документ зара-I нее заготовленной и красочно оформленной графики;
Microsoft Organization Chart поможет уточнять, кто есть кто (и кто за кого отвечает) в любой компании;
Equation Editor — программа для вставки самых сложных ма-тематических уравнений.
Microsoft Office очень удобен — он не создает проблем при изучении новых приложений и работе с ними. Получить инфор-мацию о том, как лучше выполнить то или иное действие, или найти нужный инструмент в различных приложениях можно пу-| тем получения справки из меню или у помощника.
К достоинствам Microsoft Office также относится интегриро-ванность программ Excel, Word, Access друг с другом и с други-ми программами и поддержка новейших Web-технологий. Дан-ные, созданные в разных приложениях, входящих в этот пакет, легко импортируются и экспортируются из одного приложения в другое.
В приложениях Microsoft Office можно создавать Web-стра-ницы, не изучая формат HTML, сохранять документы в формате HTML, просматривать готовые HTML-документы, а также соз-давать гипертекстовые ссылки. Такая ссылка может быть поме-щена внутрь документа и будет указывать либо на Web страницу, либо на другой документ, где бы этот документ ни находился.
Наиболее популярными у большинства пользователей явля-ются приложения Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft Access, поэтому в нашем учебнике более подробно будут рас-смотрены основные приемы работы именно в этих программах. Различные версии Microsoft Office могут иметь некоторые отли-чительные особенности, поэтому в тех случаях, когда конкрет-ные приемы операций зависят от используемой версии програм-мы, мы будем опираться на версию Microsoft Office 2000, хотя в основном речь будет идти о таких обобщенных понятиях и мето-дах, для которых различия между конкретными версиями про-грамм второстепенны.
Операционные системы
Операционная система — это комплекс программных средств, обеспечивающих в компьютере или вычислительной системе выполнение других программ, распределение ресурсов, планирование, ввод-вывод и управление данными.
Главной функцией операционной системы является управле-ние прикладными процессами, памятью и внешними устройст-вами, интерфейсом пользователя, безопасностью данных и про-чим.
Для решение каждой из перечисленных задач управления операционная система имеет специальные блоки:
- монитор, который управляет выполнением задач;
- загрузчик, предоставляющий прикладному процессу необ-ходимые программы;
- супервизор, управляющий процессом, памятью и работой оборудования;
- планировщик, определяющий порядок выполнения задач и распределение ресурсов;
- утилита, которая выполняет сервисные операции.
Операционная система занимает большой объем, поэтому в оперативной памяти находятся только те ее части, с которыми в данный момент работает процессор (они называются резидент-ными). Остальные программы располагаются во внешней памя-ти и переписываются в оперативную по мере необходимости.
Операционные системы делятся на одно- и многозадачные. Современная операционная система — сложный комплекс про-граммных средств, предоставляющих пользователю не только стандартизированный ввод-вывод и управление программами, но и упрощающий работу с компьютером. Программный интер-фейс операционных систем позволяет уменьшить размер кон-кретной программы, упростить ее работу со всеми компонента-ми вычислительной системы.
Операционные системы, развиваясь вместе с ЭВМ, прошли длинный путь от простейших программ в машинных кодах дли-ной в несколько килобайт до монстров, написанных на языках высокого уровня, размер которых исчисляется десятками мега-байт. Такой значительный рост размера операционных систем обусловлен, главным образом, стремлением разработчиков «ук-расить» операционную систему, расширить ее возможности, до-бавить возможности, изначально несвойственные операционным системам, а также сделать интерфейс пользователя интуитивным. Все эти попытки дали свои результаты, и положительные, и от-рицательные (усложнение настройки и программного интерфей-са при упрощении пользовательского).
На сегодняшний день на рынке программного обеспечения для IBM PC-совместимых компьютеров сосуществуют несколько семейств операционных систем.
ОС UNIX — одна из старейших и наиболее простых опера-ционных систем, обладающая тем не менее большим набором инструментальных средств. Позволяет работать с каждой при-кладной программой в отдельном окне (полиэкранная техноло-гия). С точки зрения пользователя, наиболее важными качества-ми системы являются переносимость прикладных программ с одного компьютера на другой и богатый сетевой сервис, позво-ляющий осуществлять распределенную обработку данных. UC UNIX широко используется в суперкомпьютерах, рабочих станциях сети и профессиональных ПК. Сейчас на рынке программного обеспечения представлено много различных вари-антов этой мобильной операционной системы: XENIX, UNIXWARE, SUN-OS, LINUX, BSD.
Операционная система OS/2, будучи полноправной многоза-дачной операционной системой, со своим оригинальным графи-ческим пользовательским и программным интерфейсами, сохра-няет совместимость с однозадачными ОС MS-DOS и PC-DOS. Она предоставляет широкие возможности обработки не только текстов, но и изображений. В основном предназначена для рабо-ты на серверах. Система обладает высокой надежностью, но ра-ботать с ней могут только квалифицированные пользователи.
ОС Microsoft Windows предназначена для работы в однополь-зовательском режиме (то есть является системой для ПК), но имеет и широкие сетевые возможности. Это многозадачная опе-рационная система. Характеризуется удобным графическим ин-терфейсом, использует полиэкранную технологию. Позволяет осуществлять обмен данными между различными приложения-ми. Развитием ОС Microsoft Windows стала Windows NT, ориен-тированная на работу в разнородных сетях.
Примером широко распространенной однозадачной опера-ционной системы является MS-DOS, предложенная корпораци-ей Microsoft.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Под программным обеспечением понимают совокупность программных средств для ЭВМ, обеспечивающих функционирование, диагностику и тестирование их аппаратных средств, а также разработку, отладку и выполнение любых задач пользователя с соответствующим документированием, где в качестве пользователя может выступать как человек, так и любое внешнее устройство, подключенное к ЭВМ и нуждающееся в ее вычислительных ресурсах.
К программному обеспечению относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:
Технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное программирование и др.)
Методы тестирования программ;
Анализ качества работы программ
Документирование программ.
Все программы по характеру использования и категориям пользователей подразделяются на два класса – утилитарные программы и программные продукты.
Утилитарные программы (программы для себя) предназначены для удовлетворения нужд их разработчиков. Чаще всего утилитарные программы исполняют роль сервиса в технологии обработки данных либо являются программами решения функциональных задач, не предназначенных для широкого распространения.
Программный продукт – комплекс взаимосвязанных программ для решения определенной проблемы (задачи) массового спроса, подготовленные к реализации как любой вид промышленной продукции.
Программные продукты можно классифицировать по разным признакам. Наиболее общей является классификация, в которой основополагающим признаком служит сфера использования:
Аппаратная часть компьютеров и сетей ЭВМ
Технология разработки программ
Функциональные задачи различных предметных областей.
Исходя из этого, выделяют три класса программных продуктов:
1) Системное программное обеспечение
2) Инструментарий технологий программирования
3) Пакеты прикладных программ – это комплекс программ, предназначенный для решения задач определенного класса (например: пакеты прикладных программ общего назначения, методо-ориентированные пакеты прикладных программ, проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ, пакеты прикладных программ глобальных сетей ЭВМ и т.д.).
Системное программное обеспечение ЭВМ
Управляет всеми ресурсами ЭВМ (центральным процессором, памятью, вводом-выводом) и осуществляет общую организацию процесса обработки информации и интерфейсы между ЭВМ, пользователем, аппаратными и программными средствами.
Структура системного ПО:
| Операционная система |
BIOS – базовая система ввода-вывода – совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера, загрузки ОС в оперативную память и обеспечения взаимодействия ОС и приложений с различными устройствами ПК.
Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств, обеспечивающих:
1) Управление работой каждого блока ПК и их взаимодействием
2) Управление выполнением программ, запуск программ на выполнение
3) Всевозможные вспомогательные функции обслуживания
4) организация хранения информации во внешней памяти
5) поддержку интерфейса пользователя.
Таким образом, операционная система – это совокупность программ для организации диалога пользователя с компьютером, для управления аппаратурой и ресурсами, для запуска программ и выполнения многих других функций.
Каждая ОС состоит как минимум из трех обязательных частей:
1) ядро, командный интерпретатор, переводчик с программного языка на язык машинных кодов
2) специальные программы для управления различными устройствами – драйверы
3) удобная оболочка, с которой общается пользователь - интерфейс
Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор ОС.
Исходя из выполняемых функций, ОС делятся на однозадачные и многозадачные.
Однозадачные ОС - предназначены для работы одного пользователя в каждый конкретный момент с одной конкретной задачей. Типичным представителем таких ОС является MS-DOS.
Многозадачные ОС обеспечивают коллективное использование ЭВМ в мультипрограммном режиме разделения времени (т.е. в памяти ЭВМ находится несколько программ и процессор распределяет ресурсы компьютера между задачами). Представителями подобного класса ОС являются: Microsoft Windows 98, UNIX.
Еще один критерий – число пользователей ОС.
ОС бывает однопользовательской (предназначенной для обслуживания одного клиента: Windows 98) и многопользовательской (рассчитанной на работу с группой пользователей одновременно: Windows NT/2000/XP…)
Следующий критерий: тип интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические).
Также ОС делятся на сетевые и локальные. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных. Появление сетевых ОС обусловлено появлением локальных и глобальных сетей. Они предназначены для обеспечения доступа пользователя ко всем ресурсам вычислительной сети. Типичными представителями сетевых ОС являются Windows NT Server, UNIX, Solaris фирмы Sun и т.д.
В большинстве случаев сетевые ОС устанавливаются на один или более достаточно мощных компьютеров-серверов, выделяемых исключительно для обслуживания сети и совместно используемых ресурсов. Все остальные ОС будут считаться локальными и могут использоваться на ПК, а также на отдельном компьютере, подключенном к сети в качестве рабочей станции или клиента.
Основные особенности ОС WINDOWS
1. Вытесняющая многозадачность и многопоточность. Многозадачность может быть кооперативной и вытесняющей. При вытесняющей многозадачности распределением процессорного времени между программами занимается сама ОС. Она выделяет каждой задаче фиксированный квант времени процессора. По истечении этого кванта времени система вновь получает управление, чтобы выбрать другую задачу для активизации.
Многопоточность означает, что работающие программы могут разделяться на несколько частей, самостоятельно претендующих на процессорное время. Это обеспечивает одновременное выполнение программой нескольких, не связанных друг с другом операций.
2. Графический пользовательский интерфейс, использующий графический режим видеомонитора.
3. Подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play (включай и работай). Дополнительные устройства подключаются специальными программами – мастерами, распознающими устройство. Если устанавливаемое устройство поддерживает технологию Plug&Play, то Microsoft Windows автоматически его обнаружит и выдаст инструкции Мастера Установки.
4. Наличие коммуникационных программных средств и программ для поддержки компьютерных сетей.
5. Наличие средств мультимедиа.
6. Интеграция с глобальной сетью Интернет. Интерфейс пользователя можно настроить на работу в Интернет. В этом случае Рабочий стол принимает вид Web- страницы, а ярлыки действуют как Web-ссылки, которые могут указывать не только на файлы компьютера, но и на данные в сети Интернет. В число программ, реализующих интеграцию с Интернет входят: программа Подключение к Интернет; программа электронной почты Outlook Express и т.д.
7. Повышение надежности и качества управления. Введены дополнительные программы, которые осуществляют проверку системных файлов, очистку и проверку диска, автоматическое техническое обслуживание, архивацию данных.
В 1992-1995 г. большинство компьютеров работало в среде MS-DOS под управлением операционной оболочки Windows 3.1, а затем основной стала операционная система Windows 95, в состав которой входит MS-DOS.
Летом 1998 года выпускается новая операционная система Windows 98 , которая по своей концепции принципиально не отличается от предыдущей версии. Однако Windows 98 гораздо стабильнее и надежнее, имеет улучшенный графический интерфейс, который представляет эффективную, надежную, универсальную среду работы. Нововведения касаются следующих позиций:
Интеграция с глобальной сетью Интернет
Повышение надежности и качества управления
Повышение производительности работы.
WindowsNT - сверхстабильная, надежная система, рассчитанная прежде всего на работу, а не на разные игры-развлечения: случаи ошибок и зависаний при работе в Windows NT встречаются крайне редко. Большая часть достоинств NT проявляется лишь в сетевом режиме работы, т. е. в связке с другими компьютерами.
Windows 2000 – была выпущена в нескольких вариантах: серверном (Server), для установки на главный, управляющий компьютер сети, и клиентском (Professional) – для рабочих станций.
Windows XP – первая ОС Microsoft с полностью настраиваемом интерфейсом. Нововведение: можно работать с компакт-дисками, как с обычными дискетами, перетаскивая на чистый диск нужные файлы непосредственно в Проводнике.
Под именем Windows XP была представлена целая линия операционных систем:
· Корпоративные: ОС Windows XP Server и Windows XP Professional
· Домашняя: Windows XP Home
Windows Server 2003 Standard Edition – сетевая ОС для предприятий малого бизнеса и отдельных подразделений организации:
· Поддерживает совместное использование файлов и принтеров
· Предоставляет безопасное подключение к Интернету
· Позволяет централизовать развертывание настольных приложений.
Семейство UNIX
Словом UNIX обозначается не одна ОС, а целое семейство ОС, предназначенных для больших промышленных компьютеров. UNIX создавалась прежде всего для профессионалов. Для данного семейства было важно обеспечить:
· Совместимость (программы, написанные под одну UNIX-систему д.б. работать и на другой)
· Переносимость (м.б. подстроить под любой компьютер)ъ
· Настраиваемость (каждый программист мог вносить в нее свои исправления, адаптируя ее под конкретный компьютер)
Операционная система Linux
Была создана в 1991 году Линусом Торвальдсом. Разительно отличается от всех других ОС:
· Единственная ОС, созданная любителем (в качестве дипломного проекта), распространяемая бесплатно.
· Открытая архитектура (ядро Linux распространяется в виде «исходных текстов» и открыто для изменения)
· Сегодня Linux уже устанавливается не только на серверы, но и на готовые ПК и даже ноутбуки.
Программные средства или программное обеспечение (ПО) является неотъемлемой частью ЭВМ. ПО – это логическое продолжение технических средств, которое расширяет возможности и сферы использования ЭВМ.
Для функционирования ЭВМ используется комплекс программного обеспечения, который делится на 3 большие категории:
– системное ПО;
– инструментальные системы (системы программирования);
– прикладное ПО.
Системное программное обеспечение предназначено для:
– создания операционной среды функционирования других программ;
– автоматизации процесса разработки новых программ;
– обеспечения надежной и эффективной работы вычислительной сети;
– проведения диагностики и профилактики аппаратуры;
– выполнения вспомогательных технологических процессов, например, копирования, архивирования и т.п
Операционная система - совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.
Операционная система является посредником между пользователем и другими программами, а также между пользователем и компьютером.
Основные задачи, решаемые операционной системой:
– организация диалога с пользователем;
– управление аппаратными средствами компьютера;
– организация файловой системы;
– запуск прикладных программ.
Инструментальные системы предназначены для создания программных продуктов и включают в себя все средства, необходимые для производства программ и формирования их в машинном коде, в том числе, включают языки программирования и трансляторы.
Программа – это совокупность команд, управляющих действиями компьютера, записанная в соответствии с синтаксисом языка программирования.
Язык программирования – искусственный язык, созданный для описания алгоритмов обработки данных.
Транслятор – программа-переводчик с языка программирования на язык машинных кодов. Трансляторы делятся на интерпретаторы и компиляторы.
Интерпретатор – транслятор, который обеспечивает покомандный перевод в машинные коды и одновременное выполнение каждой команды.
Компилятор – транслятор, который переводит всю программу в машинные команды без ее выполнения. Компилированные программы работают быстрее интерпретированных в 20-50 раз.
Одной из основных составляющих инструментального ПО являются языки программирования, которые делятся на две большие группы:
1. Машинно-зависимые (автокод, ассемблер);
2. Машинно-независимые или языки высокого уровня:
– процедурно-ориентированные (Фортран, Паскаль, Бейсик и др.);
– проблемно-ориентированные (узкоспециализированные);
– объектно-ориентированные (Java, C ++);
– скрипт-языки (для работы с программами в сети Интернет).
Прикладное программное обеспечение предназначено для выполнения конкретных работ. Прикладные программы разрабатывается специалистами, как правило, для широкого круга пользователей. Простые прикладные программы создаются пользователями для собственных нужд.
Среди множества программ выделяются широко распространенные прикладные программы, которые классифицируются по видам деятельности:
– подготовка текстов – редакторы текстов;
– подготовка графики – графические редакторы;
– подготовка типографских документов – издательские системы;
– обработка табличных данных – табличные процессоры;
– обработка массивов информации – системы управления базами данных;
– конструирование –системы автоматизированного проектирования;
– бухучет и финансовая отчетность – бухгалтерские и банковские программы.
