Назначение и виды программного обеспечения

Каковы основные тенденции в разработке ЭВМ 5–­го поколения?

Опишите принцип действия лазерных принтеров.

Что такое материнская плата? Какие компоненты ПК на ней находятся?

Какие программы входят в состав BIOS?

Какие функции в компьютере выполняет оперативное запоминающее устройство?

Какие основные параметры процессора? Что характеризует тактовая частота и в каких единицах она измеряется?

В чем смысл магистрально – модульного принципа построения архитектуры ПК?

Какие типы шин существуют в компьютере и для чего они предназначены?

Какая элементная база была основой создания ЭВМ третьего поколения?

Какие принципы построения ЭВМ разработал Джон фон Нейман?

В чем состоит вклад Ч. Бэббиджа в развитие средств вычислительной техники?

ГЛАВА 3

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: программа, системное программное обеспечение, прикладное программное обеспечение, файл, папка, операции с файлами, файловая система, ОС Windows XP, главное меню, стандартные программы, ярлык, Рабочий стол, окна, панель управления, программа Проводник, Корзина, форматирование, поисковая система, пакет Microsoft Office, компьютерное пиратство, лицензионное соглашение.

Эффективное использование новейших информационных технологий зависит от грамотного и правильного выбора не только компьютера соответствующей конфигурации, но и программ, обеспечивающих обработку компьютерной информации.

Выбор соответствующего программного обеспечения зависит от вида обрабатываемой информации, форм ее представления, производимых операций, форм вывода информации и т. д. Это предполагает знание состояния современного программного обеспечения (ПО).

Программа – это набор операторов, который в виде единого целого используется для управления работой компьютера. Любая программа находится в памяти компьютера и активизируется при извлечении ее из памяти в виде последовательности команд.

Под программным обеспечением понимается совокупность программных средств для создания и эксплуатации систем обработки данных средствами вычислительной техники. В зависимости от функций, выполняемых ПО, его можно разделить на виды (рис. 3.1).

Важное место в ПО занимает системное программное обеспечение (СПО). Термин System Software означает программы и комплексы программ, являющиеся общими для всех пользователей и применяемые как для автоматизации создания новых программ, так и для обеспечения реализации уже существующих.

Соответствующая операционная среда может быть организована в ОС в виде отдельной виртуальной машины. К классу системного программного обеспечения относят и эмуляторы, позволяющие смоделировать в ОС другую ОС. Ряд ОС могут реализовывать программы, созданные для других ОС.

Ядром любой СПО являются ОС, поэтому они более подробно будут рассмотрены далее.

Системы программирования в большинстве своем предназначены для создания новых программ. К этим системам обычно относят языки программирования, которые, как правило, предназначены для профессиональных программистов. Любая система программирования работает только в соответствующей ОС, под которую она и создана, однако она может позволить разрабатывать программы и под другие ОС. В последнее время появились мощные системы программирования на языках Java, Delphi, СИ++, Visual Basic.

Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения – утилиты (лат. utilitas – польза).

Утилитами называют специальные системные программы, с помощью которых можно обслуживать как саму ОС, так и программы, связанные с обслуживанием вычислительной системы. Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности ОС, либо решают самостоятельные задачи.

Различают следующие разновидности утилит:

— программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации и указания причин и места неисправности;

— программы – драйверы, которые расширяют возможности ОС 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 такого заражения;

— программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;

— программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;

— коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами при их объединении в компьютерные сети;

— программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;

— программы для записи CD – ROM, CD – RW, DVD и многие другие.

Часть утилит входит в состав ОС, а другие функционируют автономно.

Системы управления файлами предназначены для удобного доступа к данным, сохраняемым в памяти компьютера в виде файлов.

Файл – это именованный набор данных, организованных в виде совокупности записей одинаковой структуры. Для управления этими данными и создаются системы управления файлами. Как правило, все современные ОС имеют системы управления файлами. Имеются ОС, обеспечивающие работу с несколькими файловыми системами. Некоторые простейшие ОС могут работать и без файловых систем.

По способам именования файлов различают «короткое» и «длинное» имя. До появле­ния ОС Windows 95 общепринятым способом именования файлов было Соглашение 8.3. Согласно этому соглашению, принятому в MS – DOS, имя файла состояло из двух частей: собственно имени и расширения. На имя файла отводится 8 символов, а на его расширение – 3 символа. Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно – цифровые символы латинского алфавита.

Основным недостатком «коротких» имен является их низкая содержательность. Далеко не всегда удается выразить несколькими символами характеристику файла, поэтому с появлением ОС Windows 95 было введено понятие «длинного» имени. Такое имя может содержать до 256 символов. Этого вполне достаточно для создания содержательных имен файлов. В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Прописные и строчные буквы не различаются ОС, однако символы разных регистров отображаются ОС. Расширением имени счи­таются все символы, идущие после последней точки, например:

В современных ОС любое расшире­ние имени файла может нести информацию для ОС. В ОС Windows имеются средства для регистрации свойств типов файлов по расширению их имени. Поэтому во многих случаях выбор расшире­ния имени файла не является частным делом пользователя. Приложения этих систем предлагают выбрать только основную часть имени и указать тип файла, а соответствующее расширение имени записывается автоматически:

— .xls – электронная таблица MS Excel;

— .doc – текстовый файл редактора MS Word;

— .mdb – файл базы данных MS Access;

— .zip – упакованный файл;

— .bmp – графический файл и т.д.

Кроме имени и расширения имени файла, ОС хранит для каж­дого файла дату его создания (изменения), размер и несколько флаговых величин, назы­ваемых атрибутами файла.

Атрибуты – это дополнительные параметры, опреде­ляющие свойства файлов. ОС позволяет их контролировать и изменять. Значения атрибутов учитываются при проведении опе­раций с файлами.

Основных атрибутов четыре:

— Только для чтения (Read only);

— Скрытый (Hidden);

— Системный (System);

— Архивный (Archive).

Атрибут «Только для чтения» ограничивает возможности работы с файлом. Его уста­новка означает, что файл не предназначен для внесения изменений.

Атрибут «Скрытый» сигнализирует ОС о том, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций. Это мера защиты против умышленного или неумышленного повреждения файла.

Атрибутом «Системный» помечаются файлы, обладающие важными функциями в работе самой ОС. Отличительная особенность этого атрибута в том, что средствами ОС его изменить нельзя. Как правило, большин­ство файлов, имеющих установленный атрибут «Системный», имеют также установленный атрибут «Скрытый».

Атрибут «Архивный» в прошлом использовался для работы программ резервного копи­рования. Предполагалось, что любая программа, изменяющая файл, должна авто­матически устанавливать этот атрибут. Современные программы резервного копирования используют другие средства для установления факта изменения файла, и данный атрибут во внимание не принимается. Его изменение вруч­ную средствами ОС не имеет большого практического значения.

Папка (каталог) – это специальное место на диске, в котором регистрируются все сведения о файлах (имя, размер, свойства, дата и время создания и т.д.).

До появления ОС Windows 95 при описании иерархической файловой структуры использовался термин «каталог». С появлением семейства ОС Windows был введен новый термин – «папка». Эти термины равнозначны: каждому каталогу файлов на диске соответствует одно­именная папка ОС системы.

Папки – важные элементы иерархической структуры, необходимые для обеспечения удобного доступа к файлам, если файлов на носителе слишком много. Файлы объединяются в папки по любому общему признаку, заданному их созда­телем (по типу, принадлежности, назначению, времени создания и др.). Папки нижних уровней вкладываются в папки более высоких уровней и явля­ются для них вложенными. Верхним уровнем вложенности иерархической струк­туры является корневая папка диска.

Правила присвоения имени папке ничем не отличаются от правил присвоения имени файлу, хотя негласно для папок не принято давать расширения имен.

В иерархических структурах данных адрес объекта задается маршрутом (путем доступа), ведущим от вершины структуры к объекту. При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов, все промежуточные ката­логи разделяются между собой определенным символом. Во многих ОС в качестве такого символа используется «\» (обратная косая черта), например:

Система управления файлами создается для работы в конкретной ОС и с конкретной файловой системой. Необходимо четко разграничивать понятия «файловая система» и «система управления файлами». Это означает, что для работы с файлами, организованными в соответствии с определенной файловой системой, для каждой ОС должна быть разработана соответствующая система управления файлами.

Благодаря использованию системы управления файлами пользователям предоставляются следующие возможности: создание, удаление, переименование файлов, папок и присвоение им имен; копирование и перемещение файлов; навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, папке; управление атрибутами файлов; защита файлов от несанкционированного доступа и др.

Для загрузки самой ОС и организации работы той или иной системы управления файлами были приняты специальные соглашения о структуре жесткого диска.Принцип организации файловой системы зависит от ОС. Жесткий диск представляется как набор поверхностей. У гибких дисков их всего две (верхняя и нижняя). Жесткие диски – это на самом деле «этажерки», состо­ящие из нескольких пластин, поэтому количество поверхностей у них больше. Каждая поверхность диска разделяется на кольцевые дорожки, а каж­дая дорожка – на секторы (рис. 3.2). Размеры секторов фиксированы и равны 512 байт.

Чтобы найти на диске тот или иной файл, надо знать его место расположения (адрес). Проще всего было бы записать адрес файла в виде номера поверх­ности, номера дорожки и номера сектора. Однако у каждой поверхности диска используется своя головка для чтения/записи. Эти головки перемещаются не порознь, а одновременно. Если, например, пятая головка подводится к тридцатой дорожке, то и все другие головки подво­дятся к своим тридцатым дорожкам. Поэтому вместо понятия дорожки используют понятие цилиндра.

Цилиндр – это совокупность всех дорожек, имеющих одинако­вые номера, то есть равноудаленные от оси вращения. Поэтому реально местопо­ложение файла на жестком диске определяется номером цилиндра, номером поверх­ности и номером сектора.

Сектор – это наименьшая единица хранения данных, но для адресации она используется далеко не во всех файловых системах из – за малого размера. Такие ОС, как MS – DOS, Windows, OS/2, используют для адресации более крупную единицу хранения, называемую клас­тером. Кластер – это группа соседних секторов. Размер кластера зависит от раз­мера жесткого диска. Чем больше диск, тем большим назначается размер кластера. Типовые значения размера одного кластера: 8, 16, 32 или 64 сектора.

Данные о том, в каком кластере диска начинается тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT – таблицах). Поскольку нарушение FAT – таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования по надежности. FAT – таблица создается в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами ОС.

В таблице 3.1. перечислены типы файловых систем и версии ОС Windows, которые их используют.

Используемыми ОС Windows файловыми системами являются:

— FAT16 – наиболее старая файловая система, которую могут использовать практически все Из – за имеющихся ограничений она не может использовать диски больше, чем 4096 Мб. Система FAT16 считается устаревшей, хотя иногда успешно применяется и по сей день. Максимально возможный размер файла – 4 Гб.

— FAT32 – более новая файловая система, с которой могут работать все новые ОС, выпущенные после 1998 г. Размер дисков под FAT32 может достигать 127 Гб. Максимально возможный размер файла – 4 Гб.

— NTFS – старая, но тщательно разработанная файловая система, отличающаяся от FAT16 и FAT32 своей надежностью и способностью обеспечить защиту от несанкционированного доступа. Эту файловую систему «понимают» далеко не все ОС.

— CDFS – файловая система, используемая для дисков CD – ROM. На жестких дисках она не применяется. Используется всеми современными ОС.

Таблица 3.1.
Версия ОС Windows	Версия файловой системы
FAT16	FAT32	NTFS
Windows 3.1	+	–	–
Windows 95	+	–	–
Windows 98	+	+	–
Windows ME	+	+	–
Windows NT4.0	+	–	+
Windows 2000	+	+	+
Windows XP	+	+	+

Дата добавления: 2014-12-27