Лекция 1. Программное обеспечение ЭВМ, его основные характеристики

 

Современный компьютер — это единство аппаратных средств (hardware) и программного обеспечения (software). Ком­пьютерной программойназывается закодированная информация о действиях, которые предписывается выполнить компьютеру, ал­горитм для исполнения компьютером, описанный или на языке машинных кодов, или на специальном языке программирова­ния. Чтобы на компьютере можно было решать задачи, необхо­димо программное обеспечение, структуру которого в соответст­вии с классификацией программ отражает следующая схема.

Рис. Структура программного обеспечения ПК

^ Программное обеспечение (ПО)— это совокупность про­грамм обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов. Программное обеспечение является очень широким понятием, оно включает в себя системное программное обеспе­чение, которое отвечает за работоспособность компьютеров; прикладное программное обеспечение, предназначенное для ре­шения задач любой предметной области в виде пакетов при­кладных программ (ППП); и инструментарий технологии про­граммирования .

^ Системное программное обеспечениепредназначено для функ­ционирования самого компьютера как единого целого. Это в первую очередь операционная система, а также сервисные про­граммы различного назначения — драйверы, утилиты и т. п. Сюда же относятся программы проведения диагностики и про­филактики 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 компо­нентами компьютера, обеспечивая их целостное функциониро­вание, а также предоставляющих пользователю доступ к аппа­ратным возможностям компьютера. В состав ОС входит большое количество утилит — программ вспомогательного назначения. Подробнее операционные системы будут рассмотрены в п. «Опе­рационные системы».

Важным классом системных программ являются драйверы. Они расширяют возможности ОС, например позволяют ей рабо­тать 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 клавиату­ры. Для устранения этого недостатка были созданы специальные драйверы клавиатуры.

Драйверы обычно входят в комплект поставки ОС. В процес­се установки операционной системы активизируются те драйве­ры, которые нужны для поддержки устройств и функций ОС, указанных пользователем.

Весьма популярный класс системных программ составляют программы-оболочки. Они обеспечивают более удобный и нагляд­ный способ общения с компьютером, чем штатные средства ОС.

^ Средства контроля и диагностики обеспечивают автоматиче­скую проверку функционирования отдельных узлов ЭВМ, поиск ошибок в их работе.

Система программированияпозволяет разрабатывать програм­мы на языках программирования. Языками программирования на­зываются формальные языки связи человека с ЭВМ, предназна­ченные для описания данных (информации) и алгоритмов (про­грамм) их обработки на компьютере. Внутренний (машинный) язык любой ЭВМ — цифровой, слова в нем записываются в дво­ичных кодах, в виде последовательности нулей и единиц. Транс­ляторы и интерпретаторы — комплекс программ, обеспечиваю­щий автоматический перевод с алгоритмических языков в ма­шинные коды.

^ Прикладное программное обеспечениепредназначено для не­посредственного 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 про­грамм 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 обработ­ки 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 таб­лицу, в клетках которой могут находиться числа, пояснительные тексты и формулы для расчета по имеющимся данным. Все рас­пространенные табличные процессоры позволяют пересчитывать значения элементов таблицы по заданным формулам, строить различные графики, создавать собственные входные и выходные формы. Кроме того, имеется множество возможностей декора­тивного характера — включение звуковых эффектов, создание слайд-шоу и т. д.

^ Издательские системы предназначены для подготовки рек­ламных буклетов, оформления газет, журналов и т. д. Основная их функция — верстка, т. е. размещение текста по страницам до­кумента, вставка рисунков и т. д. Обычно тексты подготавливае­мых 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 фотоизобра­жений, можно обрабатывать изображения большого размера и имеются средства для настройки яркости и контрастности изо­бражения 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, управ­ляя ими и комбинируя их, получать несложные анимационные фильмы.

^ Программы для создания компьютерного видео позволяют при наличии соответствующего оборудования производить на компь­ютере монтаж видеофильмов, наложение титров, видеоэффектов и т. д.

^ Бухгалтерские программы предназначены для ведения бухуче­та, подготовки финансовой отчетности, финансового анализа деятельности предприятий.

Персональные информационные менеджеры позволяют назна­чать разовые и повторяющиеся мероприятия, напоминать о де­лах, 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 по­мощью сканера напечатанные тексты, делая ненужным утоми­тельный и трудоемкий ввод текстов с клавиатуры.

Программы-переводчики позволяют переводить тесты с рус­ского языка на английский, немецкий, французский и обратно.

Программы-словари — это электронные версии обычных сло­варей с некоторыми дополнительными возможностями.

^ Системы автоматизированного проектирования (САПР) по­зволяют осуществлять черчение и конструирование различных предметов и механизмов с помощью компьютера.

Отдельной частью прикладного программного обеспечения являются библиотеки стандартных программ. Их составляют час­то используемые программы вычисления функций, решения уравнений, распространенных операций обработки данных (сор­тировка, нахождение максимального и минимального значений в массивах данных и т. д.).

Уникальное программное обеспечение — комплекс программ, предназначенных для выполнения специализированных про­грамм пользователя, решающих уникальные пользовательские задачи. Кроме_того, к уникальным можно отнести задачи созда­ния 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, яв­ляется Microsoft Office.Он представляет собой семейство при­кладных программных продуктов, которое объединяет различ­ные приложения в универсальную среду для работы с информа­цией. Наибольшее распространение в нашей стране получили следующие, входящие его состав программы.

^ Microsoft Word — мощный текстовый процессор, который позволяет быстро и просто создавать профессионально оформ­ленные документы, содержащие рисунки, схемы, формулы, таб­лицы, диаграммы, а также обладает встроенной поддержкой тех­нологий 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 инфор­мацией, в том числе и через Internet.

^ Microsoft PowerPoint — редактор, предназначенный для соз­дания всяческих презентаций, представляющих собой совокуп­ность структурированных слайдов, в которых используются раз­личные иллюстративные, анимационные и звуковые эффекты.

^ Microsoft Outlook является системой работы с сообщениями и совместной работы, которая облегчает организацию информа­ции на рабочем столе и обеспечение совместного доступа к ней, а также связь с другими пользователями. Она позволяет назна­чать 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 эксплуа­тации достаточно мощных баз данных. Данная система управле­ния базами данных умеет сводить воедино информацию из са­мых 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 неболь­ших программ достаточно узкой специализации. К ним отно­сятся:

^ Photo Editor — редактор рисунков;

Microsoft Graph — программа для построения простых диа­грамм;

Microsoft WordArt — программа для преобразования слов и фраз в графические изображения; эти изображения можно ис­пользовать, например, для создания эмблем и шапок на фир­менных 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 ма­тематических уравнений.

Microsoft Office очень удобен — он не создает проблем при изучении новых приложений и работе с ними. Получить инфор­мацию 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 други­ми программами и поддержка новейших Web-технологий. Дан­ные, созданные в разных приложениях, входящих в этот пакет, легко импортируются и экспортируются из одного приложения в другое.

В приложениях Microsoft Office можно создавать Web-стра­ницы, не изучая формат HTML, сохранять документы в формате HTML, просматривать готовые HTML-документы, а также соз­давать гипертекстовые ссылки. Такая ссылка может быть поме­щена внутрь документа и будет указывать либо на Web страницу, либо на другой документ, где бы этот документ ни находился.

Наиболее популярными у большинства пользователей явля­ются приложения Microsoft Word, Microsoft Excel, Microsoft Access, поэтому в нашем учебнике более подробно будут рас­смотрены основные приемы работы именно в этих программах. Различные версии Microsoft Office могут иметь некоторые отли­чительные особенности, поэтому в тех случаях, когда конкрет­ные приемы операций зависят от используемой версии програм­мы, мы будем опираться на версию Microsoft Office 2000, хотя в основном речь будет идти о таких обобщенных понятиях и мето­дах, для которых различия между конкретными версиями про­грамм 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 управле­ние прикладными процессами, памятью и внешними устройст­вами, интерфейсом пользователя, безопасностью данных и про­чим. Для решение каждой из перечисленных задач управления операционная система имеет специальные блоки:

• монитор, который управляет выполнением задач;

• загрузчик, предоставляющий прикладному процессу необ­ходимые 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 резидент­ными). Остальные программы располагаются во внешней памя­ти и переписываются в оперативную по мере необходимости.

Операционные системы делятся на одно- и многозадачные. Современная операционная система — сложный комплекс про­граммных средств, предоставляющих пользователю не только стандартизированный ввод-вывод и управление программами, но и упрощающий работу с компьютером. Программный интер­фейс операционных систем позволяет уменьшить размер кон­кретной программы, упростить ее работу со всеми компонента­ми вычислительной системы.

Операционные системы, развиваясь вместе с ЭВМ, прошли длинный путь от простейших программ в машинных кодах дли­ной в несколько килобайт до монстров, написанных на языках высокого уровня, размер которых исчисляется десятками мега­байт. Такой значительный рост размера операционных систем обусловлен, главным образом, стремлением разработчиков «ук­расить» операционную систему, расширить ее возможности, до­бавить возможности, изначально несвойственные операционным системам, а также сделать интерфейс пользователя интуитивным. Все эти попытки дали свои результаты, и положительные, и от­рицательные (усложнение настройки и программного интерфей­са 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 опера­ционных систем, обладающая тем не менее большим набором инструментальных средств. Позволяет работать с каждой при­кладной программой в отдельном окне (полиэкранная техноло­гия). С точки зрения пользователя, наиболее важными качества­ми системы являются переносимость прикладных программ ^с одного компьютера на другой и богатый сетевой сервис, позво­ляющий осуществлять распределенную обработку данных. UC UNIX широко используется в суперкомпьютерах, рабочих станциях сети и профессиональных ПК. Сейчас на рынке программного обеспечения представлено много различных вари­антов этой мобильной операционной системы: XENIX, UNIXWARE, SUN-OS, LINUX, BSD.

Операционная система OS/2, будучи полноправной многоза­дачной операционной системой, со своим оригинальным графи­ческим пользовательским и программным интерфейсами, сохра­няет совместимость с однозадачными ОС MS-DOS и PC-DOS. Она предоставляет широкие возможности обработки не только текстов, но и изображений. В основном предназначена для рабо­ты на серверах. Система обладает высокой надежностью, но ра­ботать с ней могут только квалифицированные пользователи.

ОС Microsoft Windows предназначена для работы в однополь­зовательском режиме (то есть является системой для ПК), но имеет и широкие сетевые возможности. Это многозадачная опе­рационная система. Характеризуется удобным графическим ин­терфейсом, использует полиэкранную технологию. Позволяет осуществлять обмен данными между различными приложения­ми. Развитием ОС Microsoft Windows стала Windows NT, ориен­тированная на работу в разнородных сетях.

Примером широко распространенной однозадачной опера­ционной системы является MS-DOS, предложенная корпораци­ей Microsoft.