Программное обеспечение

Компьютерное обеспечение

Выделяют два вида компьютерного обеспечения: программное и аппаратное. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи. Конечная цель любой программы – управление аппаратными средствами.

По способу расположения устройств относительно ЦП различают внутренние и внешние (периферийные) устройства. Все каналы передачи данных, применяемые в компьютере, можно также условно разделить на две группы – внутренние (шины) и внешние (интерфейсы). Шины применяются для соединения компонентов системной платы и подключения плат расширения, а интерфейсы – для подключения внешних относительно системной платы или компьютера в целом устройств к системной шине. Внешние интерфейсы (порты) можно условно разделить на последовательные и параллельные.

Устройство последовательных интерфейсов менее сложно, в отличие от параллельных они не требует синхронизации работы передающего и принимающего устройств. Однако их пропускная способность ниже, т.к. полезные данные при этом предваряют и завершают посылками служебных данных (при этом на 1 байт полезных данных может приходиться 1-3 служебных бита). Последовательные порты обеспечивают побитовый обмен последовательными кодами. Последовательные порты первоначально применялись для подключения более медленных устройств. Однако с развитием техники появились высокоскоростные последовательные интерфейсы, не уступающие параллельным по пропускной способности (USB). Сегодня их применяют для подключения любых типов устройств. Их производительность измеряется в бит/с. Количество битов, участвующих в одной посылке, определяется разрядностью интерфейса.

Параллельные интерфейсы применяют там, где важна скорость передачи данных: для подключения печатающих устройств, устройств ввода графической информации, устройств записи данных на внешние носители и т.д. Их производительность измеряется в байт/с. Параллельные порты реализуют побайтовую передачу параллельных кодов.

Программное обеспечение (software) – совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных.

Так как многие программы работают, опираясь на другие программы, то можно говорить о межпрограммном интерфейсе. На практике он обеспечивается разделением программного обеспечения (ПО) на несколько взаимодействующих уровней. Каждый следующий уровень опирается на предыдущий и повышает функциональность всей системы.

Базовый уровень – самый низкий уровень ПО. Программы этого уровня отвечают за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, они входят в состав базового оборудования и хранятся в специальной микросхеме – ПЗУ (ROM), образуя базовую систему ввода-вывода BIOS.

Системный уровень – переходный. На этом уровне программы обеспечивают взаимодействие других программ с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением. Например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием – драйвер устройств. Драйверы обеспечивают обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Их называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса (операционные оболочки и системы). Они обеспечивают более наглядный способ общения пользователей с компьютером (NC, FAR, Windows Explorer). Совокупность ПО системного уровня образует ядро ОС компьютера. Операционные системы дополняют аппаратные средства любого компьютера, позволяя прикладным программам обращаться к внешним устройствам, а человеку управлять работой машины с помощью соответствующих команд. Ядро операционной системы осуществляет: управление памятью, процессами ввода—вывода, файловой системой, организует взаимодействие и диспетчеризацию процессов, учет использования ресурсов, обработку команд и т.д.

Служебный уровень – программы этого уровня взаимодействуют как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное их назначение состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке системы. Эти программы называют утилиты. Утилиты – вспомогательные программы, обеспечивающие расширение возможностей ОС (антивирусы, архивирование, оптимизации дисков и т.д.). Некоторые из них включают в состав ОС, дополняя ее ядро (система контроля и диагностики). Но большинство служебных программ являются внешними программами и расширяют функции операционной системы.

Прикладной уровень – комплекс взаимосвязанных прикладных программ, для решения определенного класса задач. Прикладные программы для определенного класса задач, конкретной предметной области объединяются в пакеты прикладных программ – ППП. Пакеты, обладающие универсальными возможностями по обработке информации, объединяют в интегрированные прикладные программы (Microsoft Office).

Более обобщенно программное обеспечение компьютера можно разделить на системное и прикладное. Системное ПО предназначается для функционирования самого компьютера как единого целого – это ОС, драйверы, утилиты и т.д. Прикладное ПО – разрабатывается для широкого круга пользователей. Так как между системным ПО и прикладным ПО существует непосредственная взаимосвязь, то можно утверждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного ПО и широта функциональных возможностей компьютера зависят от типа ОС, управляющей ею, от того, какие системные средства содержит ее ядро.

Классификация служебных программных средств

1. Диспетчеры файлов (файловые менеджеры) – с их помощью выполняется большинство операций по обслуживанию файловой структуры: копирование, перемещение, переименование файлов, создание каталогов (папок), уничтожение объектов, поиск файлов и навигация в файловой структуре.

2. Средства сжатия данных (архиваторы) – предназначены для создания архивов.

3. Средства диагностики – предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Их используют для исправления ошибок и для оптимизации работы компьютерной системы.

4. Программы инсталляции (установки) – предназначены для контроля за добавлением в текущую программную конфигурацию нового программного обеспечения. Они следят за состоянием и изменением окружающей программной среды, отслеживают и протоколируют образование новых связей, утерянных во время уничтожения определенных программ. Простые средства управления установлением и уничтожением программ содержатся в составе операционной системы, но могут использоваться и дополнительные служебные программы.

5. Средства коммуникации – разрешают устанавливать соединение с удаленными компьютерами, передают сообщения электронной почты, пересылают факсимильные сообщения и т.п.

6. Средства просмотра и воспроизведения – преимущественно для работы с файлами, которые необходимо загрузить в "родную" прикладную программу и внести необходимые исправления. Но, если редактирование не нужно, существуют универсальные средства для просмотра (в случае текста) или воспроизведения (в случае звука или видео) данных.

7. Средства компьютерной безопасности – к ним относятся средства пассивной и активной защиты данных от повреждения, несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных. Средства пассивной защиты – это служебные программы, предназначенные для резервного копирования. Средства активной защиты применяют антивирусное программное обеспечение. Для защиты данных от несанкционированного доступа, их просмотра и изменения используют специальные системы, базирующиеся на криптографии.

Классификация прикладного программного обеспечения

1. Текстовые редакторы. Основные функции — это ввод и редактирование текстовых данных. Для операций ввода, вывода и хранения данных текстовые редакторы используют системное программное обеспечение.

2. Текстовые процессоры – разрешают форматировать текст. Основными средствами текстовых процессоров являются средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и др. объектов, а также средства автоматизации процессов редактирования и форматирования.

3. Графические редакторы – предназначены для создания и обработки графических изображений. Различают растровые, векторные и 3-D редакторы. В растровых редакторах графический объект представлен в виде комбинации точек (растров), которые имеют свою яркость и цвет. Такой подход эффективный, когда графическое изображение имеет много цветов и информация о цвете элементов намного важнее, чем информация о их форме. Это характерно для фотографических и полиграфических изображений. Применяют для обработки изображений, создания фотоэффектов и художественных композиций. В векторных редакторах графическим объектом является линия. Каждая линия рассматривается, как математическая кривая, представленная формулой. Такое представление компактнее, чем растровое, но построение объекта сопровождается пересчетом параметров кривой в координаты экранного изображения, и соответственно, требует более мощных вычислительных систем. Широко применяются в рекламе, оформлении обложек полиграфических изданий. Редакторы трехмерной графики имеют две особенности: разрешают руководить свойствами поверхности в зависимости от свойств освещения, а также разрешают создавать объемную анимацию.

4. Системы управления базами данных (СУБД). Основные функции СУБД:

- создание пустой структуры базы данных;

- наличие средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы;

- возможность доступа к данных, наличие средств поиска и фильтрации.

5. Электронные таблицы – предоставляют комплексные средства для хранения разных типов данных, их обработки и преобразования. Основная особенность электронных таблиц состоит в автоматическом изменении содержимого всех ячеек при изменении отношений, заданных математическими или логическими формулами. Широкое применение находят в бухгалтерском учете, анализе финансовых и торговых рынков, средствах обработки результатов экспериментов, то есть в автоматизации регулярно повторяемых вычислений больших объемов числовых данных.

6. Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы) – предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре. Кроме графических работ, разрешают проводить простые расчеты и выбор готовых конструктивных элементов из существующей базы данных. Особенность CAD-систем состоит в автоматическом обеспечении на всех этапах проектирования технических условий, норм и правил. САПР являются необходимым компонентом для гибких производственных систем (ГВС) и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).

7. Редакторы HTML (Web—редакторы) – особый класс редакторов, объединяющих в себе возможности текстовых и графических редакторов. Предназначены для создания и редактирования Web-страниц Интернета. Программы этого класса можно использовать при подготовке электронных документов и мультимедийних изданий.

8. Браузеры (средства просмотра Web—документов) – предназначены для просмотра электронных документов, созданных в формате HTML. Воспроизводят, кроме текста и графики, музыку, речь, радиопередачи, видеоконференции и разрешают работать с электронной почтой.

9. Системы автоматизированного перевода – электронные словари и программы перевода языка. Электронные словари — это средства для перевода отдельных слов в документе. Используются профессиональными переводчиками, которые самостоятельно переводят текст. Программы автоматического перевода автоматизируют перевод.

10. Интегрированные системы делопроизводства – средства для автоматизации рабочего места руководителя. В частности, это функции создания, редактирования и форматирования документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборота предприятия, координация работы подразделов, оптимизация административно-хозяйственной деятельности и поставка оперативной и справочной информации.

11. Бухгалтерские системы – имеют функции текстовых, табличных редакторов и СУБД. Предназначены для автоматизации подготовки начальных бухгалтерских документов предприятия и их учета, регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, приемлемой для налоговых органов, внебюджетных фондов и органов статистического учета.

12. Финансовые аналитические системы – используют в банковских и биржевых структурах. Разрешают контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, торговых рынках и рынках сырья, выполнять анализ текущих событий, готовить отчеты.

13. Экспертные системы – предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний и выдачи результатов, при запросе пользователя. Такие системы используются, когда для принятия решения нужны широкие специальные знания. Используются в медицине, фармакологии, химии, юриспруденции. С использованием экспертных систем связана область науки – инженерия знаний. Инженеры знаний — это специалисты, являющиеся промежуточным звеном между разработчиками экспертных систем (программистами) и ведущими специалистами в конкретных областях науки и техники (экспертами).

14. Геоинформационные системы (ГИС) – предназначены для автоматизации картографических и геодезических работ на основе информации, полученной топографическим или аэрографическими методами.

15. Инструментальные языки и системы программирования – служат для разработки новых программ. Программы разрабатываются на языке, понятном человеку (инструментальный язык или алгоритмический язык программирования), после чего текст программы переводится (транслируется) на машинный код. Инструментальные языки делятся на языки низкого уровня (близкие к машинному языку) и языки высокого уровня (близкие к человеческим языкам). К языкам низкого уровня принадлежат ассемблеры, а высокого — Pascal, Basic, C/C++, языки баз данных и т.д. В систему программирования, кроме транслятора, входит текстовый редактор, компоновщик, библиотека стандартных программ, отладчик, визуальные средства автоматизации программирования. Примерами таких систем являются Delphi, Visual Basic, Visual C++, Visual FoxPro и др.

Классификация и назначение операционных систем

Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программных средств, которые обеспечивают управление всеми аппаратными компонентами компьютера, позволяют отделить остальные классы программ от непосредственного взаимодействия с аппаратурой и осуществляют связь между аппаратными средствами и пользователем.

С одной стороны, ОС опирается на базовое ПО, с другой – она сама является опорой для ПО прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями ОС называют программы, предназначенные для работы под управлением данной ОС.

Основные функции ОС:

– распределение ресурсов, т.е. согласование работы всех аппаратных средств ПК – обеспечение аппаратного интерфейса;

– управление режимами работы, т.е. подготовка программ к их выполнению (трансляция), выполнение программ, их взаимодействие с аппаратурой – обеспечение аппаратно-программного интерфейса;

– программная поддержка диалогового режима, т.е. создание удобного общения пользователя с ПК – обеспечение пользовательского интерфейса.

ОС осуществляет загрузку в память ПК всех программ, передает им управление, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами память при их завершении.

· По режиму обработки задач различают ОС, обеспечивающие однопрограммный (однозадачный) и мультипрограммный (мультизадачный) режимы.

Однозадачная ОС обеспечивает режим работы, в котором все ресурсы одновременно представляется лишь одной программе, выполняющей обработку данных (MS DOS).

Многозадачная ОС обеспечивает режим, в котором несколько независимых друг от друг программ могут выполнять обработку данных одновременно. При этом имеется в виду возможность запуска нескольких программ с соответствующим распределением оперативной памяти компьютера между ними, переключением центрального процессора с обслуживания одной задачи на другую, организации обмена сообщениями между ними (UNIX, Windows).

· По способу взаимодействия с компьютером ОС разделяют на диалоговые системы и системы пакетной обработки.

В пакетном режиме ОС автоматически исполняет заданную последовательность команд.

В диалоговом режиме ОС находится в ожидании команды пользователя и, получив ее, приступает к исполнению, а, исполнив, ждет очередной команды. Этот режим основан на использовании прерываний процессора и прерываний BIOS. Опираясь на эти прерывания, ОС создает свой комплекс системных прерываний.

· При организации работы с вычислительной системой в диалоговом режиме существуют однопользовательские (однотерминальные) и многопользовательские мультитерминальные ОС.

В мультитерминальной ОС с одной вычислительной системой одновременно могут работать несколько пользователей, каждый со своего терминала. При этом у пользователей возникает иллюзия, что у каждого из них имеется собственная система. Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других пользователей (UNIX, NetWare).

· По типу пользовательского интерфейса различают ОС предоставляющие командный WIMP и SILK интерфейсы.

Командный интерфейс – выдача на экран системного приглашения для ввода очередной команды пользователем (MS-DOS).

WIMP (Window Image Menu Pointer) интерфейс – на экране окно, содержащее образы программ и меню действий. Для выбора пункта меню используется указатель (WINDOWS).

SILK (Speech Image Language Knowledge) интерфейс – на экране по речевой команде происходит перемещение от одних поисковых образов к другим по смысловым связям.

Дата добавления: 2014-01-20