Инструментальные программные средства для решения прикладных математических задач.

Классификация программного обеспечения ЭВМ. Прикладное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение (СПО) – стандартная и унифицированная совокупность общих управляющих и обрабатывающих программ, которые применяются при создании новых и выполнении уже существующих программ пользователей. СПО разделяется на 5 групп систем:

- операционные системы (ОС);

- системы управления файлами;

- интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователей и ОС и программной средой;

- системы программирования;

- утилиты.

ОС компьютера – это сложный комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который связывает аппаратуру компьютера с пользователем и предназначен для эффективного распределения ресурсов информационной системы между решаемыми задачами и для оптимальной организации надежных вычислений.

Системы управления файлами (СУФ) предназначены для обеспечения удобного доступа к данным, организованным как файлы.

Интерфейсные оболочки используются для удобства взаимодействия с ОС и предназначены для расширения или изменения встроенных в ОС возможностей по организации управления ОС. Ряд ОС могут организовывать выполнение программ, созданных для других ОС.

Системы программирования предназначены для создания прикладного программного обеспечения в рамках имеющейся ОС. В состав системы программирования входят: трансляторы с соответствующего языка, библиотеки подпрограмм, редакторы, компоновщики и отладчики. Любая система программирования может работать только в соответствующей ОС, под которую она создана. Однако при этом может позволять разрабатывать программное обеспечение и под другие ОС.

Утилиты – это специальные программы, с помощью которых можно обслуживать как саму ОС, так и подготавливать для работы носители данных, выполнять перекодирование, осуществлять оптимизацию размещения данных на носителе и производить некоторые другие работы, связанные с обслуживанием вычислительной системы.

Прикладное программное обеспечение разрабатывается для решения конкретных целевых задач из той или иной проблемной области. Различают 2 основных вида прикладного ПО: общего и специального назначения.

К ПО общего назначения относятся:

- текстовые редакторы;

- табличные редакторы;

- системы иллюстративной и деловой графики (графические редакторы);

- системы управления базами данных;

- программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных.

Также офисное программное обеспечение, которое обеспечивает решение почти всех прикладных задач.

Прикладным называется ПО, предназначенное для решения определенной целевой задачи из проблемной области. Часто такие программы называются приложениями.

К типовому прикладному ПО относятся следующие программы:

· текстовые процессоры (редакторы);

· табличные процессоры;

· системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры);

· системы управления базами данных;

· экспертные системы;

· программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных.

Интегрированными системами обычно являются экспертные системы, программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных, а также офисные системы. Примером мощной и широко распространенной интегрированной системы является офисная система Microsoft Office.

Рассмотрим наиболее часто встречающееся прикладное ПО.

Редакторы документов (WinWord, Лексикон) – это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее. Редакторы документов позволяют использовать различные шрифты символов, абзацы произвольной формы, автоматически переносят слова на новую строку, позволяют делать сноски, включать рисунки, автоматически нумеруют страницы и сноски и т.д. Наиболее мощные редакторы документов позволяют проверять правописание, набирать тексты в несколько столбцов, создавать таблицы и диаграммы, строить оглавления, предметные указатели и т.д.

Табличные процессоры (Ехсе1, Lotus 1-2-3). При работе с табличным процессором на экран выводится прямоугольная таблица, в клетках которой могут находиться числа, пояснительные тексты и формулы для расчета значения в клетке по имеющимся данным. Все распространенные табличные процессоры позволяют перевычислять значения элементов таблиц по заданным формулам, строить по данным в таблицах различные графики и т.д.

С помощью графических редакторов (Paint, Adobe Photoshop, Согеl) создаются и редактируются рисунки. В простейших редакторах предоставляются возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создание надписей различными шрифтами и т.д.

Правовые базы данных (Гарант, Консультант плюс) содержат тексты нормативных документов и предоставляют возможности поиска, распечатки и т.д.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют осуществлять черчение и конструирование различных предметов и механизмов с помощью компьютера. Среди систем малого и среднего класса в мире наиболее популярна система AutoCAD фирмы AutoDesk.

Для работы со звуком и видео существуют различные программы, такие как звуковые процессоры и редакторы, проигрыватели, утилиты и управляющие программы. Некоторые программы являются встроенными в операционные системы. Например, программа Звукозапись входит в состав Windows, играет роль цифрового магнитофона и позволяет записывать звук и сохранять его в звуковых файлах. Программа Универсальный проигрыватель воспроизводит звук и видео.

Одним из последних достижений в области инструментальных средств для решения прикладных задач является MATHCAD – физико-математический пакет, который позволяет выполнять математические вычисления не только в числовой, но и в аналитической (символьной) форме.

Интерфейс MATHCAD прост и понятен, полностью отвечает стандартам среды Windows. Все графики и математические объекты могут быть введены щелчком «мыши» с перемещаемых палитр. Обучение пользователя происходит в процессе работы «на ходу» при помощи многочисленных сообщений системы.

Графическая среда MATHCAD позволяет записывать математические формулы в привычном виде, гибко и выразительно представлять данные графически.

Документ MATHCAD состоит из областей различного типа. Текстовые области создаются нажатием кнопки с буквой А на панели инструментов. Математические области возникают, если щелкнуть в свободном месте (появляется красный крестик – визир, фиксирующий место ввода формулы). Области на экране легко можно перетаскивать «мышью».

Большинство математических формул записывается в рабочем документе MATHCAD так же, как на листе бумаги. Знаки арифметических операций вводятся с помощью клавиш +, -, *, /.

При вводе более сложных операций используют кнопки палитр операторов MATHCAD, находящиеся на экране слева. Для перехода от одной палитры к другой надо щелкнуть на цифре над палитрой.

Документ MATHCAD, на котором совмещены текст, графика и формулы, выглядит как страница учебника или научной статьи, при этом формулы являются «живыми» - стоит внести изменение в любую из них, как MATHCAD пересчитает результаты, перерисует графики и т. д.

Система MATLAB – это матричная лаборатория, которая была создана фирмой MathWorks.

MATLAB – язык программирования высокого уровня для технических вычислений. Его достоинством является возможность расширения для технических задач. Существует 14 расширений.

Derive – в переводе означает извлекать или наследовать. Видимо оба этих значения учитывали разработчики системы. Derive тщательно опробованная, надежная и быстрая система. Фактически это единственная малая система обеспечивающая решение задач компьютерной алгебры в диалоговом режиме.

Derive способна решать систему следующих задач:

1. Арифметические и логические операции: вычисление алгебраических, тригонометрических, гиперболических, статистических и финансово-экономических функций.

2. Действия над числами произвольной разрядности и при различной системе счисления.

3. Операция с действительными и комплексными числами, представление их в дробно-рациональной форме.

4. Символьные операции с полиномами, дробно-рациональными функциями, функциями одной и многих переменных.

5. Символьное и численное интегрировании и дифференцирование, вычисление сумм и произведений элементов рядов, вычисление пределов функций.

6. Символьные и числовые операции с векторами, матрицами.

7. Построение двухмерных и трехмерных графиков, графиков функций заданных в параметрической форме и графиков в полярной системе координат.

Дата добавления: 2015-04-24