Программное обеспечение персональных ЭВМ и вычислительных систем

Основные понятия программного обеспечения

ПРОГРАММНЫЙ ПРИНЦИП УПРАВЛЕНИЯ КОМПЬЮТЕРОМ

Без программ компьютер бесполезен. Программа на языке программирования или в машинном коде описывает действия, которые компьютер должен выполнить в виде точной и подробной последовательности команд обработки данных. Программа подобна рецепту: содержит список ингредиентов (так называемых переменных) и команд (инструкций), указывающих компьютеру действия с переменными. Переменные могут представлять числа, текст, графические изображения.

Программа — полный, достаточный набор команд, выполнение которых заставляет компьютер вести себя определенным образом и за конечное число шагов решить конкретную задачу. Программы предназначены для решения задач на ЭВМ. В информатике под задачей понимают программу, подлежащую решению.

Программное обеспечение — совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов. Программное обеспечение является информационной компонентой компьютера, в отличие от устройств — физической, аппаратной компоненты и предназначено для многократного использования и применения paзными пользователями.

Программирование — разработка программ для решения задач на ЭВМ — состоит из следующих этапов:

• формулировка задачи, общего плана решения;

•составления алгоритма — набора операций, команд на языке программирования;

•трансляция программы на языке программирования в машинный язык, преобразование текста программы в форму, воспринимаемую устройствами компьютера;

• отладка, устранение ошибок, улучшение, применение программы.

Аггоритм — это точное однозначное описание процесса вычислений на компьютере последовательным набором правил (команд), следуя которым путем преобразования исходных данных будет получен определяемый этими данными результат. Слово «алгоритм» (algorithm) получено транслитерацией (перезаписью буквами другого алфавита) имени математика Аль-Хорезми, в IX в. разработавшего правила выполнения арифметических операций над многозначными числами (аль-Хорезми — из Хорезма, Средняя Азия).

Алгоритмизация — этап решения задачи, на котором по формули­ровке задачи разрабатывается алгоритм. Алгоритм решения задачи должен обладать свойствами:

•дискретности — разбивки процесса обработки данных на отдельные операции;

•определенности (точности) — однозначности выполнения каждого действия;

•результативности — получения результата за конечное число шагов;

•понятности — включения только тех команд, которые входят в эту систему команд.

Алгоритм решения комплекса задач и его программная реализация тесно взаимосвязаны. Машинная программа — алгоритм решения задачи, заданный в виде последовательности команд на языке вычислительной машины (в кодах машины).

Машинная команда — это элементарная инструкция машине, выполняемая ею автоматически без каких-либо дополнительных указаний. Компьютер выполняет команды программы, реализуя требуемые операции с данными. Современные компьютеры имеют стандартный набор машинных команд, состоящий примерно из 240 команд. Все машинные команды подразделяются по видам выполняемых операций на арифметические и логические операции с данными, операции пересылки данных, операции обращения к внешним устройствам и передачи управления, а также обслуживающие и вспомогательные операции. Команды хранятся в памяти в двоичном коде. Машинная команда содержит код выполняемой операции, указания на операнды (данные для операции) и размещение получаемого результата. Команда в программу может подаваться извне — вводом данных от пользователя или другой программы. Интегрированные программы подключают по необходимости другие программы.

Программная реализация на компьютере решения задачи называ­ется приложением. Программист пишет программу на каком-либо языке программирования, состоящем из правил написания программ и описывает алгоритм, используя слова, буквы, символы, знаки, математические операторы и т.п. Программа, написанная на языке программирования, называется исходным текстом. Его, как и обычный текст, легко редактировать, менять, вставлять новые команды, подключать другие программы как компонент или саму программу вставлять в другую программу как компонент. Программист меняет исходный текст, отлаживая программу, устраняя ошибки, создавая модификациии версии.

На языках программирования высокого уровня (Бейсик, Паскаль, Си, Делфи, Фортран и др.) программы пишутся в наглядном, воспринимаемом человеком виде и не зависят от типа ЭВМ. Для выполнении на компьютере исходный текст программы преобразуют в машинный код, понимаемый компьютером. Перевод языка высокого уровня и машинный код называют трансляцией и выполняют с помощью специальных программ: компиляторов, интерпретаторов, ассемблеров.

Языки программирования низкого уровня (например, Ассемблер) ближе к машинному языку, предназначены для определенного типа ЭВМ. Язык гипертекстовой разметки Hypertext Markup Language (HTML), язык Java, созданные для передачи программ по сети Интернет, на разных компьютерах воспринимаются и выполняются одинаково.

Для того чтобы компьютер выполнял какую-либо программу, ее следует установить в компьютере. Это означает, что командный код программы должен быть расположен в ОЗУ при выполнении про­граммы, а сама программа должна быть записана на жесткий диск.

Инсталляция {англ. installation — установка) — установка программного обеспечения в компьютер. Выполняется с помощью вспомогательной программы установки setup.exe с носителя — ранее с дискет, сейчас из-за большого размера программ — с компакт-диска или жесткого диска. Возможен неполный выборочный вариант установки программы или режим ее обновления.

Дистрибутив (англ. distributive — распространяемый) — программный продукт, приспособленный для установки в компьютеры. Распространяется на лицензионных дискетах и лазерных дисках. Современные дистрибутивы содержат сжатые (уменьшенные в объеме) файлы прикладной программы и программу выполнения процесса установки.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Программное обеспечение по своему назначению принято подразделять на системное, прикладное и инструментальное (рис. 1).

Системное программное обеспечение — это комплекс программ общего пользования для управления ресурсами компьютера: центральным процессором, памятью, вводом и выводом данных, поддержания работоспособности системы обработки информации, повышения эффективности ее использования.

Системное программное обеспечение тесно связано с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Этот класс программного обеспечения носит общий характер применения и не зависит от специфики предметной области. К системному программному обеспечению предъявляются наиболее высокие требования по надежности работы, удобству и эффективности использования. Как правило, приобретение компьютера производится совместно с установленным на нем системным программным обеспечением. Системное программное обеспечение включает в себя базовое и сервисное программное обеспечение.

Базовое программное обеспечение является минимальным набором программных средств, обеспечивающим работу компьютера. В состав вазового программного обеспечения входит операционная система и операционная оболочка.

Операционная система предназначена для управления взаимодействием между всеми компонентами компьютера в процессе его работы и выполнения поставленных задач. Операционная система — это большой набор программ, которые управляют работой компьютерных устройств и обеспечивают их взаимодействие в целом как системы, координируют связь компьютеров и устройств, объединенных в сети, а пользователям и прикладным программам предоставляют интерфейс — средство взаимодействия с компьютером.

Операционная оболочка — специальная программа, предназначенная для облегчения общения пользователей с командами операционной системы посредством соответствующего интерфейса.

Сервисное программное обеспечение является расширением базового и представляет собой набор сервисных программ (утилит, от лат. utili-|" Us — польза), служащих для выполнения вспомогательных операций обработки данных, обычно связанных с управлением ресурсами компьютера. Программы-утилиты входят в состав операционной системы или устанавливаются дополнительно.

Прикладное программное обеспечение предназначено для обработки данных в определенной области применения. Прикладная программа (или приложение) непосредственно выполняет функции, необходимые пользователю, решает практическую задачу и разрабатывается для конкретной операционной системы. Как правило, прикладное программное обеспечение — это пакет прикладных программ (ППП),

Пакет прикладных программ — комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области. Данный класс программного обеспечения является наиболее обширным. В области прикладного программного обеспечении можно выделить:

• Проблемно-ориентированные ППП, предназначенные для решения задач в различных предметных областях: автоматизации бухгалтерского учета, финансовой деятельности, управления персоналом, банковскими информационными системами и т.д.

Финансовые и бухгалтерские программы предназначены для бухгалтерского и финансового учета на крупных, средних и мелких предприятиях. Могут вести не весь бухучет, а отдельный сектор. Примера­ми таких пакетов программ являются широко используемые в России пакеты 1С: Предприятие, 1С: Бухгалтерия, 1С: Деньги, БЭСТ, Парус, Экономический анализ.

Программы автоматизации делопроизводства и документооборота применяются для составления договоров, контрактов, писем, ведения документооборота и архива организации, помогают в управлении персоналом, сканировании и подготовке форм отчетности (1С: кадры, Евфрат).

• Системы автоматизированного проектирования (САПР), такие как AutoCad, обеспечивают высокую скорость и удобство проектирования изделий, выполнения проектов разной сложности.

• ППП общего назначения, предназначенные для основной массы конечных пользователей. Сюда относятся: текстовые и табличные процессоры, графические редакторы и средства презентационной графики, системы управления базами данных, а также их интегрированные пакеты.

Офисные программы готовят текстовые документы, осуществляют расчеты массивов числовых данных, создают электронные документы для печати и чтения с экрана (Microsoft Word, Microsoft Excel, Lotus Smart Suite, Word Perfect Office).

Лингвистические программы контролируют правописание, ведут поиск с учетом словоформ: различные окончания, разные части речи и т.п. Программы Орфо, Пропись подключаются для проверки правописания в программах, которые не имеют этой возможности. В текстовый редактор Word встроена проверка правописания Орфо.

Программы-словари (энциклопедические, толковые) содержат словарные статьи толкования терминов. Языковые словари предлагают варианты перевода отдельных слов и словосочетаний (Lingvo, Multilex, Bridge to English, Сократ и др.).

Программы перевода текста переводят тексты электронных документов фразу за фразой, используя словари общего и отраслевого (по специальности) содержания, имеют различный «интеллект» (Promt, Сократ).

Графические программы готовят и обрабатывают изображения, редактируют, повышают качество, сканируют и печатают графические юбражения (Adobe Photoshop, Image Ready, Macromedia Fireworks, «orel Painter, Macromedia Freehand, CorelDraw, CorelXara).

Системы управления базами данных обеспечивают организацию, хранение и обработку баз данных (Microsoft Access, Lotus 1-2-3).

• Издательские системы — программы компьютерной верстки и графики для типографской печати (Quark XPress, Adobe Page Maker, Adobe InDesign).

•Математические и статистические ППП. Статистические программы анализируют массивы числовых данных с выдачей статистических показателей, проведением прогнозирования, визуализацией Ининых (Statistica и др.). Математические программы представляют собой многофункциональные интерактивные вычислительные системы для решения большого количества математических задач (MathCAD, Maple 10).

• Информационные системы оперируют массивами справочных данных, текстами нормативных юридических, правовых документов.базами данных (Гарант, Кодекс, КонсультантПлюс).

• Консультационные, экспертные системы — системы поддержки принятия решений в конкретной области: бизнес-планировании, диагностике заболеваний, неисправности автомобилей, расследовании преступлений, финансовом аудите.

Инструментальное программное обеспечение — совокупность программ и программных продуктов для создания новых приложений и информационных систем, применяется в качестве инструмента программистами. Инструментальное программное обеспечение предназначено для выполнения процесса разработки программ и включает специализированные пакеты программ, которые являются инструментальными средствами разработки. Программное обеспечение этого класса поддерживает нес технологические этапы процесса проектирования, программирова ния, отладки, тестирования создаваемых программ и включает в себя средства для создания приложений и информационных систем. В инструментальное программное обеспечение входят языки и системы программирования, интегрированные среды разработки программных продуктов, а также CASE-средства (Computer Aided Software Engineering), представляющие собой программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс разработки опытных программных систем.

Тема 2. Операционная оболочка MS DOS»

Операционная система - это программа, которая загружается при включении компьютера. Она производит диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дискетах и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера - это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система скрывает от пользователя эти сложные и ненужные подробности и представляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.