Классификация программного обеспечения

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 20Следующая ⇒

Бурное развитие новых информационных технологий и расширение сферы их применения привели к интенсивному развитию программного обеспечения.

Под программным обеспечением информационных систем понимается совокупность программных и документальных средств необходимых для создания и эксплуатации систем обработки данных средствами вычислительной техники.

В зависимости от функций, выполняемых программным обеспечением, его можно условно разделить на 3 группы: системное (базовое) программное обеспечение, инструментальное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение.

Системное (базовое) ПО организует процесс обработки информации в компьютере и обеспечивает рабочую среду для прикладных программ. Базовое программное обеспечение тесно связано с аппаратными средствами компьютера.

Инструментальное программное обеспечение предназначено для создания новых программ.

Прикладное программное обеспечение используется для решения конкретных задач пользователя и организации вычислительного процесса информационной системы в целом.

В состав системного (базового) ПО входят (рис. 3.2):

• операционные системы;

• сервисные программы;

• программы технического обслуживания.

Операционные системы (ОС) осуществляют управление аппаратной частью компьютера, распределение его ресурсов и обеспечивают взаимодействие между аппаратными средствами и пользователем. Одной из важнейших функции ОС является автоматизация процессов ввода-вывода информации, управления выполнением прикладных задач, решаемых пользователем. ОС загружает нужную программу в память ЭВМ и следит за ходом ее выполнения; анализирует ситуации, препятствующие нормальным вычислениям, и дает указания о том, что необходимо сделать, если возникли затруднения. Операционная система является средой для прикладного программного обеспечения.[11]

Рис. 3.2 Блок – схема системного программного обеспечения ПК.

Исходя из выполняемых функций, ОС можно классифицировать следующим образом:

1. по количеству одновременно работающих пользователей (однопользовательские, многопользовательские);

2. числу процессов, одновременно выполняемых под управлением операционной системы (однозадачные, многозадачные);

3. количеству поддерживаемых процессоров: однопроцессорные, многопроцессорные;

4. разрядности кода ОС: 8 – разрядные, 16 – разрядные, 32 – разрядные, 64 – разрядные;

5. типу интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические);

6. типу доступа пользователя к ЭВМ: с пакетной обработкой, с разделением времени, реального времени;

7. типу использования ресурсов: сетевые, локальные.

Однозадачные операционные системы предназначены для работы пользователя в каждый момент времени только с одной задачей. Одним из представителей таких операционных систем является операционная система MS-DOS.

Многозадачные ОС обеспечивают одновременное выполнение в памяти ЭВМ нескольких программ, и процессор распределяет ресурсы компьютера между задачами. Представителями данного класса ОС являются: UNIX, MS Windows 98, MS Windows 2000, MS Windows XP и некоторые другие.

Сетевые операционные системы возникли с появлением локальных и глобальных вычислительных сетей и предназначены для обеспечения доступа пользователя ко всем ресурсам вычислительной сети. Данный класс представляют следующие сетевые ОС: Novell NetWare, Microsoft Windows NT, UNIX, Microsoft Windows 2000 Server.

Можно выделить основные тенденции развития операционных систем:

1. снижение цены на операционные системы;

2. переход многих функций ОС, реализовывавшихся в виде программ, к реализации в виде микропрограмм, „зашитых“ в аппаратную часть компьютера;

3. обеспечение работы многопроцессорных компьютеров;

4. обеспечение совместимости программ для различных типов (поколений) компьютеров;

5. обеспечение выполнения параллельных программ;

6. создание ОС, в которых отдельные функции реализуются в процессорах разных компьютеров, образующих распределенную вычислительную сеть.

Сервисное программное обеспечение — это совокупность программных продуктов, предоставляющих пользователю дополнительные услуги в работе с компьютером и расширяющих возможности операционных систем.

По функциональным возможностям сервисные программы подразделяются на следующие виды:

1. улучшающие пользовательский интерфейс;

2. защищающие данные от разрушения и несанкционированного доступа;

3. восстанавливающие данные;

4. ускоряющие обмен данными между диском и ОЗУ;

5. программы архивации-разархивации;

6. антивирусные программы.

По способу организации и реализации сервисные средства могут быть представлены: оболочками, утилитами и автономными программами. Разница между оболочками и утилитами зачастую выражается лишь в универсальности первых и специализации вторых.

Оболочки являются надстройкой над операционной системой или группой утилит. Утилиты и автономные программы имеют узкоспециализированное назначение и выполняют каждая свою функцию. Но утилиты, в отличие от автономных программ, выполняются в среде соответствующих оболочек. При этом они конкурируют в своих функциях с программами ОС и другими утилитами.

Оболочки предоставляют пользователю качественно новый интерфейс и освобождают его от детального знания операций и команд ОС.

Функции большинства оболочек, например семейства MS-DOS, направлены па работу с файлами и каталогами и обеспечивают быстрый поиск файлов; создание, просмотр и редактирование текстовых файлов; выдачу сведений о размещении файлов на дисках, о степени занятости дискового пространства и ОЗУ.

Все оболочки обеспечивают ту или иную степень защиты от ошибок пользователя, что уменьшает вероятность случайного уничтожения файлов.

Среди имеющихся оболочек для семейства MS-DOS наиболее популярна оболочка Norton Commander и Volkov Commander.

Утилиты предоставляют пользователю дополнительные услуги (не требующие разработки специальных программ) в основном по обслуживанию дисков и файловой системы.

Утилиты позволяют выполнять следующие функции:

1. обслуживание дисков (форматирование, обеспечение сохранности информации, возможности ее восстановления в случае сбоя и т. д.);

2. обслуживание файлов и каталогов (аналогично оболочкам);

3. создание и обновление архивов;

4. предоставление информации о ресурсах компьютера, о дисковом пространстве, о распределении ОЗУ между программами;

5. печать текстовых и других файлов в различных режимах и форматах;

6. защита от компьютерных вирусов.

Из утилит, получивших наибольшую известность, можно назвать многофункциональный комплекс Norton Utilities.

Программные средства антивирусной защиты обеспечивают диагностику (обнаружение) и лечение (нейтрализацию) вирусов. Термином «компьютерный вирус» называется программа, как правило небольшая по своему размеру, обладающая способностью самовоспроизведения, внедряющаяся в другие программы и вызывающая деструктивные последствия.

Инструментальное программное обеспечение включает в себя языки программирования и трансляторы. Транслятором языка программирования называется программа, осуществляющая перевод текста программы с языка программирования в машинный код.

Комплекс средств, включающих в себя входной язык программирования, транслятор, машинный язык, библиотеки стандартных программ, средства отладки оттранслированных программ и компоновки их и единое целое, называется системой программирования. В системе программирования транслятор переводит программу, написанную на входном языке программирования, на язык машинных команд конкретной ЭВМ. В зависимости от способа перевода с входного языка (языка программирования) трансляторы подразделяются на компиляторы и интерпретаторы.

В компиляции процессы трансляции и выполнения программы разделены во времени. Сначала компилируемая программа преобразуется в набор объектных модулей на машинном языке, которые затем компонуются в единую машинную программу, готовую к выполнению и сохраняемую в виде файла носителе информации. Эта программа может быть выполнена многократно без повторной трансляции.

Интерпретатор осуществляет пошаговую трансляцию и немедленное выполнение операторов исходной программы: каждый оператор входного языка программирования транслируется в одну или несколько команд машинного языка, которые тут же выполняются без сохранения на диске. Главным достоинством интерпретатора по сравнению с компилятором является простота.

Входной язык программирования называется языком высокого уровня по отношению к машинному языку, называемому языком низкого уровня. Наиболее распространенными языками программирования высокого уровня являются: Basic, C++, Fortran и др. Тенденции развития данных языков — появление языков четвертого поколения типа Visual Basic.

Особое место среди языков программирования занимают Ассемблеры, представляющие собой комплекс, состоящий из входного языка программирования ассемблера и ассемблер-компилятора. Ассемблер представляет собой условную (мнемоническую) запись машинных команд и позволяет получить высокоэффективные программы на машинном языке. Однако его использование требует высокой квалификации программиста и больших затрат времени па составление и отладку программ.

Под программами технического обслуживания понимается комплекс программно-аппаратных средств для диагностики и обнаружения ошибок в процессе работы компьютера или вычислительной системы в целом.

Они включают в себя:

• средства диагностики и тестового контроля правильности работы ЭВМ и ее отдельных частей, в том числе автоматического поиска ошибок и неисправностей;

• специальные программы диагностики и контроля вычислительной среды информационной системы в целом.

Прикладное программное обеспечение предназначено для решения конкретных задач (приложений) пользователя (рис.3.3). Пакеты прикладных программ являются инструментом автоматизации решаемых пользователем задач, практически полностью освобождая его от необходимости знать, как выполняет компьютер те или иные функции и процедуры по обработке информации.

Прикладное программное обеспечение работает под управлением системного программного обеспечения, в частности операционных систем. В состав прикладного ПО входят:

• проблемно – ориентированные пакеты прикладных программ различного назначения;

• интегрированные пакеты прикладных программ.

К проблемно – ориентированным пакетам прикладных программ (ППП) относятся:

1) Текстовые редакторы (MS Word, Lexicon 5.0, Word Perfect);

2) Настольные издательские системы, системы верстки (Adobe PageMaker, Copel Ventura Publisher);

3) Графические редакторы (Adobe Photoshop, Paintbrush, Adobe Illustrator);

4) Программы демонстрационной графики;

5) Мультимедийные программы (Adobe Premiere, Sound Forde, Cdex, Audiograbber);

6) Системы автоматизации проектирования (AutoCAD, TurboCAD, Drawbase);

7) Организаторы работ (MS Project, Lotus Organizer);

Рис. 3.3 Блок – схема прикладного программного обеспечения ПК.

8) Табличные процессоры (MS Excel, Quattro Pro, Lotus3);

9) Системы управления базами данных (Access, FoxPro, Paradox);

10) Программы распознавания символов (FineReader, CuneiForm);

11) Финансовые программы (1C.Бухгалтерия, Инфобухгалтер, Декарт);

Редактором называется программа, предназначенный для создания и изменения текстов, документов, графических данных и иллюстраций. Они предназначены, в основном, для автоматизации документооборота на предприятии или в организации.

Редакторы по своим функциональным возможностям можно подразделить на текстовые, графические и издательские системы.

Текстовые редакторы предназначены для обработки текстовой информации и выполняют, в основном, следующие функции:

1. запись текста в файл;

2. вставку, удаление, замену символов, строк, фрагментов текста;

3. проверку орфографии;

4. оформление текста различными шрифтами;

5. выравнивание текста;

6. подготовку оглавлений, разбиение текста на страницы;

7. поиск и замену слов и выражений;

8. включение в текст несложных иллюстраций;

9. печать текста.

Графические редакторы предназначены для обработки графических документов, включая диаграммы, иллюстрации, чертежи, таблицы. Допускается управление размером фигур и шрифтов, перемещение фигур и букв, формирование любых изображений.

Издательские системы соединяют в себе возможности текстовых и графических редакторов, обладают развитыми возможностями по форматированию полос с графическими материалами и последующим выводом на печать. Эти системы ориентированы на использование в издательском деле и называются системами верстки.

Электронной таблицей называется программы, предназначенные для обработки таблиц. Данные в таблице хранятся в ячейках, находящихся на пересечении столбцов и строк. В ячейках могут храниться числа, символьные данные и формулы. Формулы задают зависимость значения одних ячеек от содержимого других ячеек. Изменение содержимого ячейки приводит к изменению значений в зависящих от нее ячейках.

Системы управления базами данных

База данных — это совокупность специальным образом организованных наборов данных, хранящихся на диске.

Управление базой данных включает в себя ввод данных, их коррекцию и манипулирование данными, то есть добавление, удаление, извлечение, обновление и т. д. Развитые СУБД обеспечивают независимость прикладных программ, работающих с ними, от конкретной организации информации в базах данных. В зависимости от способа организации данных различают: сетевые, иерархические, распределенные, реляционные СУБД.

Интегрированными пакетами называются ППП, объединяющие в себе функционально различные программные компоненты ППП общего назначения.

Современные интегрированные ППП могут включать в себя:

• текстовый редактор;

• электронную таблицу;

• графический редактор;

• СУБД;

• коммуникационный модуль.

В качестве дополнительных модулей и интегрированный пакет могут включаться такие компоненты, как система экспорта-импорта файлов, калькулятор, календарь, системы программирования.

Информационная связь между компонентами обеспечивается путем унификации форматов представления различных данных. Интеграция различных компонентов в единую систему предоставляет пользователю неоспоримые преимущества в интерфейсе, но неизбежно проигрывает в части повышенных требований к оперативной памяти.

Из имеющихся пакетов можно выделить следующие: Framework, Microsoft Office.

Полносвязанные пакеты представляют собой многофункциональный автономный пакет, в котором в одно целое соединены функции и возможности специализированных (проблемно-ориентированных)пакетов, родственных по технологии обработки данных. В данных программах происходит интеграция функций редактора текстов, СУБД и табличного процессора. Пакеты обеспечивают связь между данными, однако за счет сужения возможностей каждого компонента в отдельности. Представителями данного класса пакетов являются: для ОС MS DOS – FrameWork, Windows – Microsoft Works.

Объектно-связанные интегрированные пакеты – одно из новых направлений в технологии программного обеспечения. Подход к интеграции программных средств заключается в объединении специализированных пакетов в рамках единой ресурсной базы и обеспечении взаимодействия приложений, на уровне объектов и единого упрощенного центра – переключателя между приложениями. Наиболее мощные пакеты данного типа: MS Office, Borland Office. В профессиональной версии пакетов присутствуют четыре приложения: текстовый редактор, СУБД, табличный процессор, пакет демонстрационной графики. В пользовательском варианте СУБД отсутствуют.

Экспертные системы (ЭС)

Постоянно возрастающие требования к средствам обработки информации в экономике и социальной сфере стимулировали компьютеризацию процессов решения эвристических (неформализованных) задач типа «что будет, если», основанных на логике и опыте специалистов. Основная идея при этом заключается в переходе от строго формализованных алгоритмов, предписывающих, как решать задачу, к логическому программированию с указанием, что нужно решать на базе знаний, накопленных специалистами предметных областей.

Такая система должна обладать следующим перечнем характеристик:

•способностью рассуждать при неполных и противоречивых данных;

•способностью объяснять цепочку рассуждений понятным для пользователя способом;

•факты и механизм вывода должны быть четко отделены друг от друга (знания не встраиваются в процедуры дедукции);

•конструкция системы должна обеспечивать возможность эволюционного наращивания базы знаний;

•на выходе экспертная система должна выдавать совет - не таблицу цифр или красивые картинки на экране, а четкий совет;

•она должна быть экономически выгодна.

Основу экспертных систем составляет база знаний, в которую закладывается информация о данной предметной области. Имеются две основные формы представления знаний в ЭС: факты и правила. Факты фиксируют количественные и качественные показатели явлений и процессов. Правила описывают соотношения между фактами, обычно в виде логических условий, связывающих причины и следствия.

Для решения задач подобного класса используются так называемые экспертные системы.

Экспертные системы — это системы обработки знаний в узкоспециализированной области подготовки решений пользователей на уровне профессиональных экспертов.

Экспертные системы используются для целей:

1) интерпретации состояния систем;

2) прогноза ситуаций в системах;

3) диагностики состояния систем;

4) целевого планирования;

5) устранения нарушений функционирования системы;

6) управления процессом функционирования; и т. д.

В качестве средств реализации экспертных систем на ЭВМ используют так называемые оболочки экспертных систем. Примерами оболочек экспертных систем, являются: Диалог, Expert-Ease.

Файловая система

Файл — это поименованная совокупность данных, представленных на машинном носителе информации.

Данные, хранящиеся в файлах, — это программы на алгоритмическом или машинном языке, исходные данные для работы программ или результаты выполнения программ, тексты, закодированные изображения.

Файловая система включает в себя, помимо самих файлов, правила образования имен файлов и способов обращения к ним, иерархическую систему оглавления файлов и структуру хранения файлов па дисках.

Каждый файл обладает рядом характерных свойств – атрибутов. Важнейшими атрибутами файла являются: имя файла, тип (расширение), размер, время и дата его создания или последнего изменения.

Имя файла – идентификатор файла, содержащий от 1 до 256 символов, в качестве символов используются буквы латинского и русского алфавита, цифры и некоторые другие символы. Запрещается использовать символы: (., : ; ? * \ / ) так как они используются как указатели.

Запрещены и не могут использоваться в именах файлов зарезервированные операционной системой слова:

COM1…COM3 – имена последовательных портов ввода – вывода информации;

LPT1…LPT4 - имена параллельных портов ввода – вывода информации;

NUL – имя несуществующего устройства, эмулирующего выводные операции без реального вывода;

PRN – имя принтера;

AUX – имя дополнительного устройства ввода – вывода;

CON – имя при вводе информации обозначающее клавиатуру, а при выводе монитор компьютера;

Имя файла может быть полным и неполным. Полное (составное) имя файла в ОС состоит из двух частей: имени файла и расширения. Расширение, называемое также типом файла, может отсутствовать; в этом случае имя файла является неполным.

Расширение (тип) файла – это спецификация файла, отделяется от имени файла точкой и имеет от 0 до 3 символов. По расширению можно судить, какого рода информация содержится в файле.

В операционной системе Windows общеприняты следующие стандарты расширения (таблица 3.1.):

Таблица 3.1. Стандарты расширения файлов
Расширение файла	Содержимое файла
.com	Разновидность программы в машинных кодах (выполняемый файл)
.exe	Разновидность программы в машинных кодах (выполняемый файл)
.bat	Командный файл (выполняемый файл)
.bak	Резервный файл
.tmp	Временный файл
Расширение файла	Содержимое файла
.doc	Файл с документом
.txt	Текстовый файл
.dat	Файл с числовыми данными
.hlp	Файл встроенной справочной системы
.sys	Системный файл
.for	Программа на языке Фортран
.pas	Программа на языке Паскаль
.c	Программа на языке СИ
.rar	Архивный файл в WinRAR
.zip	Архивный файл в WinZip
.bmp	Графический файл
.tif	Графический файл
.pcx	Графический файл
MP3	Аудио файл
.avi	Видео файл

В качестве дополнительных атрибутов используются еще четыре атрибута: только для чтения, архивный, системный и скрытый.

Read-only — «только для чтения». При попытке обновить или уничтожить такой файл системными средствами будет выдано сообщение об ошибочных действиях. Атрибут файла устанавливается для защиты файла от случайного изменения или уничтожения.

Hidden — «скрытый файл». При просмотре каталога сведения о скрытом файле не выдаются. Данный атрибут как правило устанавливается для наиболее важных файлов необходимых для функционирования операционной системы и для файлов которые нужно защитить от несанкционированного доступа.

System — «системный файл». Эти файлы использует операционная система. В MS-DOS системные файлы MSDOS.SYS и IO.SYS обеспечивают работу внешних устройств ПК; они являются скрытыми.

Archive — «не архивированный файл». Этот атрибут устанавливается обычно во время работы с файлом, при его изменении. По окончанию сеанса работы он, как правило, снимается.

Выполняя такие действия как копирование файлов, их удаление, поиск на носителе информации мы можем оперировать сразу с группой файлов. Для обозначения данных групп используются шаблоны имен файлов.

Шаблоном файла - называется имя файла пли расширения, в которых используются так называемые глобальные символы (символы шаблона). Глобальными являются символы * (звездочка) и? (вопросительный знак).

Звездочка в имени (расширении) файла обозначает, что на ее месте, начиная с этой позиции и до конца имени (расширения) могут стоять любые допустимые знаки в любом сочетании. Например по шаблону *.* - будут отобраны файлы имеющие любое имя и любое расширение.

Вопросительный знак в имени файла (расширении) означает, что в данной позиции может стоять любой допустимый символ. В имени файла (расширения) может быть несколько вопросительных знаков. Например, PROG?.EXE — выполнимый файл, начинающийся с букв PROG и имеющий в пятой позиции любой допустимый символ (PROGA.EXE, PROGB.EXE).

Глобальные символы удобно использовать в командах MS-DOS, MS-Windows, программных оболочках, например Norton Commander, и других программных продуктах.

Каталогом, папкой или директорией - называется специальный файл, в котором содержатся сведения о других файлах.

Выражение «файл входит в каталог» пли «файл содержится в каталоге» означает, что сведения об этом файле содержатся в данном каталоге. Каталог называют также директорией (от английского directory — справочник, указатель).

Каталог состоит из следующих основных элементов:

1. полного имени файла;

2. времени и даты создания или последнего изменения файла;

3. размера файла в байтах;

4. атрибутов файла;

5. некоторые другие сведения о файловой структуре диска.

На любом диске всегда существует главный, или корневой, каталог, который создается в процессе форматирования диска. Количество файлов, зарегистрированных в корневом каталоге, зависит от типа и емкости диска. Большое количество файлов в корневом каталоге неудобно для пользователя и замедляет поиск файлов. Кроме того, может возникнуть ситуация, когда емкости главного каталога оказывается недостаточно для всех файлов, подлежащих хранению на диске. Поэтому операционная система предоставляет возможность создавать на диске иерархическую систему каталогов. В этой системе элементами каталога могут быть не только обычные файлы, но и другие подчиненные каталоги (подкаталоги), которые, в свою очередь, могут включать наряду с обыкновенными файлами подкаталоги более низкого уровня. Количество элементов в подкаталоге ограничено (практически) только емкостью диска. Обычно подкаталоги для краткости называют просто каталогами.

Корневой каталог именуется (обозначается) символом \ (обратный слэш). Корневой каталог на каждом диске единственный и не может быть удален программными средствами.

Правила именования некорневых каталогов совпадают с правилами именования файлов, однако расширения, как правило, не используются.

Каждый диск хранит свою файловую структуру, которая формируется по следующим правилам:

1. в разных каталогах у файлов могут быть одинаковые имена, но в одном каталоге имена файлов должны различаться;

2. на порядок следования файлов и каталогов в каталоге никаких ограничений не накладывается;

3. глубина вложенности каталогов ограничивается количеством символов в длине пути каталогов.

Каталоги образуют иерархическую структуру, называемую деревом каталогов, подобную перевернутому дереву, в котором главный каталог об разует «корень» дерева (отсюда второе название главного каталога - «корневой»), а остальные каталоги подобны ветвям.

На рис. 3.4 представлена часть дерева каталогов диска A:. В корневой каталог рассматриваемого дерева каталогов входят подкаталоги DOS, VC и WINDOWS. В свою очередь, в каталог WINDOWS входят подкаталоги SYSTEM, INF, COMMAND и HELP.

Если какие-либо файлы или подкаталоги объединены в каталог, то говорят, что они входят в этот каталог. Однако объединение файлов в каталоги не означает, что они каким-либо образом сгруппированы в одном месте па диске. Более того, один и тот же файл может быть фрагментирован по всему диску. Сведения о местонахождении отдельных частей файла, называемых кластерами, хранятся к таблице размещения файлов (FAT, File Allocation Table), находящейся на этом же диске. Номер первого кластера файла содержится также в каталоге, в который входит файл, благодаря чему ускоряется поиск файла на диске. Файл с одним и тем же именем может находиться в нескольких каталогах диска, но несколько одноименных файлов в одном каталоге находиться не могут. В древовидной файловой структуре заглавными буквами записываются имена каталогов, а строчными – имена файлов.

Рис.3.4 Дерево каталогов диска A

A: \ DOS

WINDOWS SYSTEM

INF

COMMAND

Для того чтобы ОС могла обратиться к файлу, необходимо указать:

1. имя диска;

2. путь каталогов;

3. полное имя файла.

Эта информация указывается в спецификации файла, которая имеет следующий формат:

[имя диска: ]\[имя каталога]\ [имя подкаталога]\ [имя файла.тип]

Полным маршрутом (путем) к файлу называется последовательность каталогов, ведущих от корневого каталога к этому файлу.

Диски, к которым обращается пользователь, обозначаются следующим образом:

1. A; B – накопители на гибких магнитных дисках;

2. C – накопитель на жестком магнитном диске, на который как правило устанавливается операционная система;

3. D ~ Z – накопитель на жестком магнитном диске, логический диск, CD – ROM;

Тема № 4. Компьютерные сети

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒