Лекция 6

Компьютер – это устройство, не способное мыслить самостоятельно. Для того, чтобы компьютер мог работать с информацией, его необходимо научить выполнять нужные действия. Научить, значит построить работу компьютера по инструкции. Такая инструкция должна содержать строгую последовательность команд на языке, понятном компьютеру. Она называется программой. Компьютер без программ бесполезное украшение, грудой пластика и металла. Только программы делают его нашим помощником.

Программа – это последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки информации.

Программное обеспечение компьютера – совокупность всех, используемых в компьютере программ , а также вся область деятельности по их созданию и применению.

Программное обеспечение – неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО.

Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютере программах. ПО современных компьютеров включает в себя миллионы программ – от игровых до научных.

Все программы, работающие на компьютере, можно разделить на следующие три основные категории: системное, прикладное, инструментарий программирования.

Рисунок 12

Системное программное обеспечение является основным ПО, неотъемлемой частью компьютера, так как обеспечивает взаимодействие человека, всех устройств и программ компьютера.

Этот комплекс программ руководит работой всех элементов компьютерной системы, как на аппаратном, так и на программном уровне. Самой важной системной программой является операционная система, которая обычно хранится на жестком диске. При включении компьютера ее основная часть переписывается с жесткого диска во внутреннюю оперативную память и там находится на протяжении всего сеанса работы компьютера. Кроме операционной системы к системному программному обеспечению относятся различные комплексы программ, которые предназначены для выполнения особых функций, например различные утилиты, программы проверки диска, архиваторы, антивирусные программы и др.

Системное ПО включает в себя:

· операционные системы – ОС (MS-DOS, UNIX, Novell NetWare, MS Windows 95/98/NT/ME/2000/XP, Linux и др.) – главные программы ПК, которые обеспечивают распределение его вычислительных ресурсов между другими программами, а также предоставляют им доступ к компонентам и периферийным устройствам ПК;

· Операционные или системные оболочки (Norton Commander, Volkov Commander, DOS Navigator, Disk Commander, FAR, Windows Commander и др.) – вспомогательные программы, которые облегчают работу с файловой системой ОС, если пользователя по какой-либо причине не устраивают аналогичные стандартные возможности, встроенные в ОС;

· драйверы – вспомогательные программы, которые обеспечивают работоспособность внутренних компонентов ПК и периферийных устройств;

· справочно-информационные и тестирующие программы (Norton Utilities, First Aid, Nuts & Bolts, Nokia Monitor Test, Sandra 2000 и др.) – вспомогательные программы, которые анализируют состав компонентов и периферийных устройств ПК, а также проверяют их работоспособность;

· антивирусные пакеты (различные версии DrWeb, AVP, Norton AntiVirus, McAfee VirusScan и др.) – вспомогательные программы, которые выполняют "санитарные" и "лечебные" функции в отношении ПО компьютера;

· программы-оптимизаторы (Norton Utilities, WinBoost, RAM Idle, Tweak UI, Registry Cleaner и др.) – вспомогательные программы, которые нередко ускоряют работу компонентов ПК, а также поддерживают системный регистр и файловую систему ОС в наилучшем состоянии;

· программы-архиваторы (Arj, PkZip, Rar, WinZIP, WinRAR и др.) – вспомогательные программы, которые компрессируют информацию, хранящуюся на жестких магнитных дисках ПК, в целях уменьшения занимаемой памяти, а также для облегчения процедуры переноса этой информации на другие ПК с использованием сменных носителей.

Умение работать в системной среде очень важно, так как позволяет сесть за любой компьютер и начать работать с конкретной программой.

Прикладное программное обеспечение составляют все имеющиеся на компьютере прикладные программы, предназначенные для выполнения конкретных задач пользователя.

Наибольшей популярностью пользуются следующие группы прикладного программного обеспечения:

Текстовые процессоры - дли создания текстовых документов;

Табличные процессоры (электронные таблицы) - для вычислений и анализа информации, представленной в табличной форме;
базы данных - для организации и управления данными;

Графические пакеты - для представления информации в виде рисунков и графиков;

Коммуникационные программы - для обмена информацией между компьютерами;

Интегрированные пакеты, включающие несколько прикладных программ разного назначения;

Обучающие программы, электронные учебники, словари, энциклопедии, системы проектирования и дизайна.

Инструментальные программные средства - это программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ.

По своему назначению они близки системам программирования. К инструментальным программам, например, относятся:

· редакторы;

· средства компоновки программ;

· отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;

· вспомогательные программы, реализующие часто используемые системные действия;

· графические пакеты программ и т.п.

Инструментальные программные средства могут оказать помощь на всех стадиях разработки ПО.

Инструментарий программирования – это средства, предназначенные для создания системного и прикладного программного обеспечения. Его составляют разнообразные языки и среды программирования, такие, как Бейсик, Паскаль, С++, Delphy и др. Инструментальные программные системы – служат для облегчения процесса создания нового системного и прикладного ПО для компьютера. Включают в себя: интерпретаторы, компиляторы, линковщики, библиотеки подпрограмм, отладчики и т.п.

Соотношение различных классов программного обеспечения к аппаратной части можно представить следующей схемой:

Рисунок 13

В центре окружности – аппаратная часть компьютера. Чем ближе окружность с программами к аппаратуре, тем важнее роль программ в организации работы устройств и тем сложнее пользователю работать такой среде. Непосредственно обеспечивает работу устройств системная среда. Более дружественна пользователю прикладная среда, которая в меньшей степени влияет на работу аппаратной части, а в основном ориентирована на преобразование информации и выдачу результата.

Классификацию ПО можно систематизировать по другому параметру, а именно по длительности нахождения в оперативной памяти. Это резидентные программы и нерезидентные.

Резидентные программы – это программы, на протяжении всей работы компьютера находящиеся в его оперативной памяти. Их постоянное присутствие в ОЗУ связано с тем, что эти программы на протяжении всего периода включения компьютера следят за его состоянием. Это операционная система, антивирусные программы.

Нерезидентные программы – это программы, которые по окончании своей работы выгружаются полностью или частично из ОЗУ. Это, например, прикладные программы.

Программное обеспечение ЭВМ – это набор программ, процедур, правил и соответствующей документации системы по обработки информации.

В компьютерном жаргоне часто используется слово «софт» от английского software.

Программное обеспечение - неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО.

По назначению ПО подразделяется на три класса : системное программное обеспечение, инструментальное и прикладное программное обеспечение (см. рис.).

Системное программное обеспечение организует процесс обработки информации в компьютере, служат для управления ресурсами компьютера - центральным процессором, памятью,

Оно включает в себя: Операционные системы и оболочки, утилиты, программы диагностики, драйвера.

Операционная система - это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого - организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

Средства диагностики и контроля (программы -утилиты) обеспечивают автоматический поиск ошибок и проверку функционирования отдельных узлов ЭВМ.

составляют те программы, ради которых существует компьютер..

Прикладное программное обеспечение включает три больших группы : пакет прикладных программ (общего назначения), методо-ориентированные, проблемно-ориентированные.

Программы общего назначения обеспечивают автоматизацию решения достаточно широкого круга задач, связанных с обработкой информации.

Проблемно-ориентированное программное обеспечение предназначено для решения конкретных задач пользователя и вследствие того имеет ограниченную область применения. Методо-ориентированные программы применяются для решения специальных задач в различных областях деятельности человека.

Инструментальное программное обеспечение - это программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ.

Инструментарий технологии программирования состоит из двух частей:

языки и системы;

CASE – технологии.

Языки и системы – это продукты, позволяющие создавать программные коды (программы на алгоритмических языках высокого уровня). К ним относятся:

трансляторы;

библиотеки стандартных программ;

средства редактирования, отладки и тестирования программ.

Язык программирования - формализованный язык для описания алго­ритма решения задачи на компьютере.

Средства для создания приложений - совокупность языков и систем программирования, а также различные программные комплексы для отлад­ки и поддержки создаваемых программ.

Языки программирования , если в качестве признака классификации взять синтаксис образования его конструкций, можно условно разделить на классы:

машинные языки (computer language) - языки программирования, воспринимаемые аппаратной частью компьютера (машинные коды);

машинно-ориентированные языки (computer-oriented language) - языки программиро­вания, которые отражают структуру конкретного типа компьютера (ассемблеры);

алгоритмические языки (algorithmic language) - не зависящие от архитектуры ком­пьютера языки программирования для отражения структуры алгоритма (Паскаль, Фортран, Бейсик и др.);

процедурно-ориентированные языки (procedure-oriented language) - языки програм­мирования, где имеется возможность описания программы как совокупности проце­дур (подпрограмм);

проблемно-ориентированные языки (universal programming language) - языки про­граммирования, предназначенные для решения задач определенного класса (Лисп, РПГ, Симула и др.);

Транслятор (translation – перевод, преобразование) - это специальная программа, которая производит преобразование записи алгоритма с языка программирования в последовательность машинных команд.

CASE – технологии – (Computer Aid Software Engineering) – в переводе с английского языка означает “конструирование программного продукта”. CASE технология - это совокупность методов проектирования и разработки сложных систем ПО

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Операционная система - это комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающих интерфейс между приложениями и пользователями, с одной стороны, и аппаратурой компьютера - с другой, и реализующих рациональное управление ресурсами компьютера (в соответствии с некоторыми критериями).

ОС выполняет две основные функции:

предоставляет пользователю дружественный интерфейс;

обеспечивает эффективное использование аппаратно-программных ресурсов ЭВМ.

Наряду с указанными выше двумя основными функциями ОС выполняет и ряд других, в том числе сервисных, основными из которых являются:

обработка нештатных (аварийных) ситуаций, возникаю­щих при решении задач;

диагностика и сервисное обслуживание дисков - исправ­ление ошибок в адресации данных, расположенных на дисках, оптимизация расположения данных на диске;

конфигурирование аппаратных средств ЭВМ под нужды пользователя.

ОС персональных ЭВМ можно разделить на:

однозадачные и многозадачные (в зависимости от допус­тимого числа одновременно решаемых задач);

однопользовательские и многопользовательские (в зави­симости от допустимого

3. СЕМЕЙСТВА И ХРОНОЛОГИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

ОС Microsoft Windows

MS Windows- семейство операционных систем компании Microsoft (Майкрософт). Изначально Windows была всего лишь графической надстройкой для MS-DOS. Начиная с 1995 года Windows - самая популярная операционная система на рынке персональных компьютеров – стандарт де-факто. К 2005-му году Microsoft Windows была установлена более чем на 89% персональных компьютеров. А по состоянию на август 2014 года под управлением операционных систем семейства Windows по данным ресурса NetMarketShare работает более 91% персональных компьютеров.

Windows 1.0 (1985)

Windows 2.0 (1987)

Windows/386 (1987)

Windows 3.0 (1990)

Windows 3.1 (1992)

Для MS Windows существует очень удобный и освоенный большинством пользователей пакет прикладных программ Microsoft Office, включающий:

текстовый процессор MS Word,

табличный процессор MS Excel,

органайзер MS Outlook,

приложение для подготовки презентаций MS PowerPoint,

приложение для управления базами данных MS Access.

Операционная система GNU/Linux (произносится «гну ли́нукс») - свободная UNIX-подобная операционная система. Обычно, по историческим причинам и для краткости, эта система называется просто «Linux». Это самая мощная альтернатива MS Windows, популярная в качестве серверной и резко набирающая популярность в качестве настольной (desktop) операционной системы в последние годы, в связи с усилением контроля за соблюдением лицензионного использования ОС Windows со стороны Microsoft в версиях XP и Vista.

Самые распространённые в мире дистрибутивы:

американский Red Hat и его наследник Fedora Core;

немецкий SuSE;

французский Mandriva (бывший Mandrake);

не имеющий национальной принадлежности международный дистрибутив Debian GNU/Linux;

один из самых старых дистрибутивов Slackware;

сравнительно молодой и активно развивающийся дистрибутив Gentoo;

молодой, но перспективный дистрибутив Ubuntu Linux.

С самого начала изучения информатики мы обращали внимание на то, что ЭВМ может работать только по программе. Вообще все, на что способна ЭВМ - это выполнять какую–то программу. Поэтому особое место в курсе информатики занимает изучение программного обеспечение ЭВМ.

Программное обеспечение (ПО) и его классификация.

Все существующие программы можно разделить на три вида. Для наглядности такого деления изобразим классификацию ПО в виде схемы

Системное ПО служит для обеспечения работоспособности ЭВМ, общего управления ресурсами и т.д. К системному ПО относятся:

Ø Операционные системы (ОС) - совокупность программ, предназначенных для управления ресурсами ЭВМ, организации диалога пользователя с ЭВМ, исполнения программ пользователя.

Ø Средства контроля и диагностики - тестовые программы, служат для контроля работоспособности аппаратной части ЭВМ. Эти программы выявляют неисправности и место их возникновения.

Ø Сервисные программы (утилиты) расширяют возможности ОС (программы оболочки, архиваторы, антивирусные программы, программы восстановления стертых файлов и т.д.).

Инструментальное ПО - совокупность программ для разработки других программ. Они являются основой работы программистов. К ним относятся:

Ø Системы программирования - набор программных средств, которые обеспечивают потребности при разработке программ (редакторы текстов программ, интегрированные среды). Примером такой программы может служить Turbo Pascal.

Ø Трансляторы - программы перевода программ в машинный язык. Программа–транслятор входит в состав интегрированной среды Turbo Pascal. Существует много других (отдельных) программ–трансляторов.

Прикладное ПО - программы для решения конкретных задач пользователя. Эти программы обращены к человеку, который не составляет программ, а лишь использует их для решения своих задач. При общении с прикладной программой пользователю приходится выполнять некоторые простые операции - вводить числа и тексты, выводить графики, просматривать данные. Прикладные программы ориентированы на создание максимального комфорта для пользователя. Он может знать о компьютере минимальный набор сведений. Таки образом, эти программы доступны широкому внедрению среди людей, не знакомых с компьютером.

Классификация прикладного ПО очень обширна. Существуют проблемно- и методо- ориентированные пакеты программ. Но большую его часть занимают программы общего назначения:

Ø текстовые процессоры,

Ø табличные процессоры,

Ø базы данных и системы управления базами данных (СУБД),

Ø программы обработки графических изображений и т.д.

Ø музыкальные редакторы, …

Понятие операционной системы.

ОС - совокупность программ, предназначенных для управления ресурсами ЭВМ, исполнения программ пользователя и организации диалога пользователя и ЭВМ. ОС управляет работой других программ и выделяет им ресурсы ЭВМ - память, время и т.д. Она обеспечивает работу машины как единого целого, связь между устройствами. В то же время ОС выступает посредником между человеком и ЭВМ и скрывает от пользователя много трудных элементарных операций, создает удобный интерфейс. То есть, как бы обволакивает аппаратуру компьютера, чтобы пользователю не приходилось общаться с этой аппаратурой.

Классификация операционных систем:

• по количеству одновременно обрабатываемой информации - 16- и 32-разрядные;
• по количеству одновременно работающих пользователей - однопользовательские и многопользовательские;
• по количеству одновременно выполняемых программ - однозадачные и многозадачные.

Понятие многозадачности.

В зависимости от работающей ОС на ЭВМ можно одновременно выполнять одну или сразу несколько программ. Например, набирая текст, пользователь может одновременно запустить печать документа на принтере, ожидать соединения по сети и т.д.

В однозадачной ОС в каждый момент времени может выполняться только одна программа, не считая резидентных программ, которые постоянно присутствуют в памяти и включаются в работу по мере необходимости.

В многозадачной одновременно активными могут быть более одной программы. Многозадачность бывает кооперативной и вытесняющей. При вытесняющей многозадачности система отводит каждой задаче строго определенной время - режим разделения времени.

При кооперативной все программы получают столько времени, сколько они попросят у ОС и делят его между собой, обмениваясь сообщениями.

История развития ОС

Рассмотрим два основных направления развития ОС, которые связаны соответственно с фирмами разработчиками Microsoft (MS) и IBM.

В 1981 году фирма MS выпустила первую ОС MS DOS 1.0 (дисковая операционная система) Работа с ОС осуществлялась с помощью командной строки в символьном режиме. ОС обслуживала 64 Кб памяти, могла использовать дискеты 5,25’’ емкостью 160 Кб.

В том же году фирма IBM разработала свою ОС PC DOS - полный аналог MS DOS.

В 1983 году вышла в свет MS DOS 2.0. Она работала с дискетами 360 Кб и жесткими дисками 10 Мб. Появилась древовидная система каталогов диска, а также возможность загружать драйверы.

Перечисленные ОС обладали рядом принципиальных недостатков: примитивный пользовательский интерфейс (в виде командной строки и символьного режима), однозадачность, ограниченность объема адресуемой памяти. От версии к версии эти ОС усовершенствовались, но принципиальные недостатки оставались.

С 1984 года началась работа над графической ОС, которая обладала бы возможностью полного использования памяти, была многозадачной. К 1985 году фирма MS разработала графическую оболочку Windows 2.0 к MS DOS. Появился графический интерфейс, но ограничение прямой адресации всего 640 Кб памяти оставалось. Вся остальная память считалась расширенной, и работа с ней осуществлялась с помощью драйверов расширенной памяти.

В 1987 году фирма IBM разработала ОС OS/2 1.0, которая могла адресовать до 16 Мб памяти, обладала многозадачностью до 12 программ.

В 1990 году фирма MS выпустила оболочку Windows 3.x. Для неё характерно использование всего адресного пространства и виртуальной памяти, кооперативная многозадачность. Однако, это была не ОС, а только графическая программная оболочка для MS-DOS.

К 1992 году фирмой IBM была разработана OS/2 2.0 - 32- разрядная, многозадачная, однопользовательская ОС. Поддерживались многопоточные программы, совместимость с продуктами фирмы MS. Но она более требовательна к ресурсам - 386 процессор, 8Мб памяти, 50Мб свободного места на диске. Но в дальнейшем разработчики этой линии ОС отказались от поддержки программного обеспечения фирмы MS.

В 1993 году появилась Windows NT - 32-разрядная, многопользовательская, многозадачная ОС с сетевыми возможностями и графическим интерфейсом.

В 1995 году увидела свет 32-разрядная, однопользовательская ОС Windows 95. Она обладает вытесняющей многозадачностью для 32-разрядных приложений и кооперативной - для 16 разрядных.

Требуемые ресурсы: 386 процессор и 4 Мб памяти, 40 Мб свободного места на диске.

В 1998 году появилась Windows 98, а в 2000 году - WindowsMillenniumEdition - ОС по характеристикам аналогичные предыдущей версии 1995 года, но внутренне более совершенные.

В 2000 году выпущены две версии Windows 2000: Professional и Server, которые являются 32-разрядными многозадачными, а Server ещё и многопользовательской ОС. Эти две ОС основаны на технологии NT и являются прямыми потомками WindowsNT.

Отдельно от перечисленных ОС развивалась еще одна линия ОС - UNIХ, созданная фирмой BellLaboratories. Она разрабатывалась по эгидой переносимости программ между компьютерами с разной архитектурой. В итоге появились много UNIXоподобных ОС - многопользовательские, многозадачные, 32-разрядные.

Файлы и каталоги.

В компьютере обычно имеется несколько накопителей на магнитных дисках. Все они имеют свои имена в виде латинских букв. Буквы А и В - имена дисководов. Начиная с С именуются жесткие диски, а затем CD–ROM.

Вся информация на дисках хранится в виде файлов. Файл - совокупность логически связанных данных. Это может быть текст книги, программа, коды графического изображения и т.д. Каждый файл имеет имя, которое состоит из двух частей: собственно имени и расширения. Правила построения имени зависят от используемой ОС.

Для ОС MS-DOS длина файла мажет быть от 1 до 8 латинских символов и цифр. Кроме того, в имя можно включать некоторые спецсимволы (!%$# и т.д.) Расширение начинается с точки, за которой следуют от 0 до 3 символов, то есть расширение может отсутствовать.

Для Windows имя может состоять из 1 - 255 любых символов. Расширением считается часть имени после последней точки. Регистр букв не различается.

Расширение как правило определяет содержание файла. Со временем сложились стандартные расширения файлов:

txt, doc - текстовые документы,

exe, com - исполняемые файлы,

bat - командный файл,

bmp, jpg - файлы графических изображений и т.д.

Для удобного расположения многих файлов их удобно рассортировать по папкам (каталогам). Имя каталога строится по тем же принципам, что и имя файла, но расширение используется редко. Папки могут содержать внутренние папки до сколь угодно большой вложенности. Нарисовать на доске рисунок и подчеркнуть древовидную систему папок.

Самый верхний каталог называется корневым. На каждом диске имеется один корневой каталог. В нем регистрируются файлы и каталоги первого уровня. В каталогах 1-го уровня регистрируются каталоги 2-го уровня и т.д. Для того чтобы указать расположение файла на диске, необходимо написать путь к файлу через дерево каталогов.

Подготовка носителей к работе.

Все пространство любого диска разбито на концентрические дорожки, которые делятся на секторы. Для создания дорожек и секторов используется программа диск нужно отформатировать специальной программой. При этом на диск записываются электронные метки дорожек и секторов, и выделяется служебное место на диске. Программа также проверяет его работоспособность и помечает плохое блоки.

Процесс форматирования делится на 2 этапа: низкого (физическое) и высокого (логическое) уровня. При физическом форматировании на диск наносятся электронные метки для указания мест дорожек и секторов. Логическое форматирование разбивает все пространство диска на кластеры и обеспечивает выделение служебных мест на диске.

Кластер - группа смежных секторов, имеющая уникальный номер. Кластеры размещаются так, чтобы минимизировать

Тема1.Програмное обеспечение ЭВМ

1. Виды программного обеспечения ЭВМ

Назначением ЭВМ является выполнение программ. Программа содержит команды, определяющие порядок действий компьютера. Совокупность программ для компьютера образует программное обеспечение (ПО). По функциональному признаку различают следующие виды ПО:

системное;

прикладное.

Под системным (базовым) понимается программное обеспечение, включающее в себя операционные системы, сетевое ПО, сервисные программы, а также средства разработки программ (трансляторы, редакторы связей, отладчики и пр.).

Основные функции операционных систем (ОС) заключаются в управлении ресурсами (физическими и логическими) и процессами вычислительных систем. Физическими ресурсами являются: оперативная память, процессор, монитор, печатающее устройство, магнитные и оптические диски. К логическим ресурсам можно отнести программы, файлы, события и т. д. Под процессом понимается некоторая последовательность действий, предписанная соответствующей программой и используемыми ею данными.

В настоящее время существует большое количество ОС, разработанных для ЭВМ различных типов. На ЭВМ Единой Системы (ЕС ЭВМ), например, использовались такие операционные системы, как СВМ и ОС ЕС, на малых ЭВМ (СМ-4, СМ-1420 и др.) - ОС РВ и RSX-11. На персональных ЭВМ долгое время эксплуатировалась ОС-MS-DOS. В настоящее время получили распространение системы Windows 98/Me, Windows 2000, Linix.

Сетевое ПО предназначено для управления общими ресурсами в распределенных вычислительных системах: сетевыми накопителями на магнитных дисках, принтерами, сканерами, передаваемыми сообщениями и т. д. К сетевому ПО относят ОС, поддерживающие работу ЭВМ в сетевых конфигурациях (так называемые сетевые ОС), а также отдельные сетевые программы (пакеты), используемые совместно с обычными, не сетевыми ОС.

Например, большое распространение получили следующие сетевые ОС: NetWare 4.1 (фирма Novell), Windows NT Server 3.5 (фирма Microsoft) и LAN Server 4.0 Advanced (фирма IBM). Однако в последнее время лидирующие позиции начинает занимать ОС Windows 2000 Server фирмы Microsoft.

Для расширения возможностей операционных систем и предоставления набора дополнительных услуг используются сервисные программы. Их можно разделить на следующие группы:

интерфейсные системы;

оболочки операционных систем;

Интерфейсные системы являются естественным продолжением операционной системы и модифицируют как пользовательский, так и программный интерфейсы, а также реализуют дополнительные возможности по управлению ресурсами ЭВМ. В связи с тем, что развитая интерфейсная система может изменить весь пользовательский интерфейс, часто их также называют операционными системами. Это относится, например, к Windows 3.11 и Windows 3.11 for WorkGroups (для рабочих групп).

Оболочки операционных систем, в отличие от интерфейсных систем, модифицируют только пользовательский интерфейс, предоставляя пользователю качественно новый интерфейс по сравнению с реализуемым операционной системой. Такие системы существенно упрощают выполнение часто запрашиваемых функций, например, таких операций с файлами, как копирование, переименование и уничтожение, а также предлагают пользователю ряд дополнительных услуг. В целом, программы-оболочки заметно повышают уровень пользовательского интерфейса, наиболее полно удовлетворяя потребностям пользователя.

На ПЭВМ широко используются такие программы-оболочки, как Norton Commander, FAR Manager и Windows Commander.

Утилиты предоставляют пользователям средства обслуживания компьютера и его ПО. Они обеспечивают реализацию следующих действий:

обслуживание магнитных дисков;

обслуживание файлов и каталогов;

предоставление информации о ресурсах компьютера;

шифрование информации;

защита от компьютерных вирусов;

архивация файлов и др.

Существуют отдельные утилиты, используемые для решения одного из перечисленных действий, и многофункциональные комплекты утилит. В настоящее время для ПЭВМ среди многофункциональных утилит одним из наиболее совершенных является комплект утилит Norton Utilities. Существуют его версии для использования в среде DOS и Windows.

Средства разработки программ используются для разработки нового программного обеспечения как системного, так и прикладного.

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

Спектр проблемных областей в настоящее время весьма широк и включает в себя по крайней мере следующие: промышленное производство, инженерную практику, научные исследования, медицину, управление (менеджмент), делопроизводство, издательскую деятельность, образование и т. д.

Из всего разнообразия прикладного ПО выделяют группу наиболее распространенных программ (типовые пакеты и программы), которые можно использовать во многих областях человеческой деятельности.

К типовому прикладному ПО относят следующие программы:

текстовые процессоры;

табличные процессоры;

системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры);

системы управления базами данных;

экспертные системы;

программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных.

Предлагаемые на рынке ПО приложения, в общем случае, могут быть выполнены как отдельные программы либо как интегрированные системы. 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.

Поскольку разработка ПО любого назначения, как правило, является довольно сложным и трудоемким процессом, дальнейший материал настоящего раздела посвятим общим вопросам разработки программ и инструментальному ПО.

2 Назначение, функции, классификация основных компонентов системного программного обеспечения .

Cистемное программное обеспечение может быть разделено на следующие пять групп:

Операционные системы.

Системы управления файлами.

Интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователя с ОС и программные среды.

Системы программирования.

Рассмотрим вкратце эти группы системных программ.

Операционная система

Под операционной системой (ОС) обычно понимают комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который, с одной стороны, выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой - предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов вычислительном системы и организации падежных вычислений. Любой из компонентов прикладного программного обеспечения обязательно работает под управлением ОС. На рис. I изображена обобщенная структура программного обеспечения вычислительной системы. Видно, что ни один из компонентов программного обеспечения, за исключением самой ОС, не имеет непосредственного доступа к аппаратуре компьютера. Даже пользователи взаимодействуют со своими программами через интерфейс ОС, Любые их команды, прежде чем попасть в прикладную программу, сначала проходят через ОС.

Основными функциями, которые выполняет ОС, являются следующие :

прием от пользователя (или от оператора системы) заданий или команд, сформулированных на соответствующем языке - в виде директив (команд) оператора или в виде указаний (своеобразных команд) с помощью соответствующего манипулятора (например, с помощью мыши), - и их обработка;

прием и исполнение программных запросов па запуск, приостановку, остановку других программ;

инициация программы (передача ей управлении, в результате процессор исполняет программу)".

идентификация всех программ и данных;

обеспечение работы систем управлений файлами (СУФ) и/или

управления базами данных (СУБД), что позволяет резко увеличить эффективность всего программного обеспечения;

обеспечение режима мультипрограммирования, то есть выполнение двух или более программ на одном процессоре, создающее видимость их одновременного исполнения;

обеспечение функций по организации и управлению всеми операциями ввода/вывода;

удовлетворение жестким ограничениям на время ответа в режиме реального времени (характерно для соответствующих ОС);

распределение памяти, а в большинстве современных систем и организация виртуальной памяти;

планирование и диспетчеризация задач в соответствии с заданными стратегией и дисциплинами обслуживания;

организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами;

защита одной программы от влияния другой; обеспечение сохранности данных;

предоставление услуг на случай частичного сбоя системы;

обеспечение работы систем программирования, с помощью которых пользователи готовят свои программы.

Система управления файлами

Назначение системы управления файлами - организация более удобного доступа к данным, организованным как файлы. Именно благодаря системе управления файлами вместо низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов нужной нам записи используется логический доступ с указанием имени файла и записи в нем. Как правило, все современные ОС имеют соответствующие системы управления файлами. Однако выделение этого вида системного программного обеспечения в отдельную категорию представляется целесообразным, поскольку ряд ОС позволяет работать с несколькими файловыми системами (либо с одной из нескольких, либо сразу с несколькими одновременно). В этом случае говорят о монтируемых файловых системах (дополнительную систему управления файлами можно установить), и в этом смысле они самостоятельны. Более того, можно назвать примеры простейших ОС, которые могут работать и без файловых систем, а значит, им необязательно иметь систему управления файлами, либо они могут работать с одной из выбранных файловых систем. Надо, однако, понимать, что любая система управления файлами не существует сама по себе - она разработана для работы в конкретной ОС и с конкретной файловой системой.

КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Под программным обеспечением понимают совокупность программных средств для ЭВМ, обеспечивающих функционирование, диагностику и тестирование их аппаратных средств, а также разработку, отладку и выполнение любых задач пользователя с соответствующим документированием, где в качестве пользователя может выступать как человек, так и любое внешнее устройство, подключенное к ЭВМ и нуждающееся в ее вычислительных ресурсах.

К программному обеспечению относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:

Технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное программирование и др.)

Методы тестирования программ;

Анализ качества работы программ

Документирование программ.

Все программы по характеру использования и категориям пользователей подразделяются на два класса – утилитарные программы и программные продукты.

Утилитарные программы (программы для себя) предназначены для удовлетворения нужд их разработчиков. Чаще всего утилитарные программы исполняют роль сервиса в технологии обработки данных либо являются программами решения функциональных задач, не предназначенных для широкого распространения.

Программный продукт – комплекс взаимосвязанных программ для решения определенной проблемы (задачи) массового спроса, подготовленные к реализации как любой вид промышленной продукции.

Программные продукты можно классифицировать по разным признакам. Наиболее общей является классификация, в которой основополагающим признаком служит сфера использования:

Аппаратная часть компьютеров и сетей ЭВМ

Технология разработки программ

Функциональные задачи различных предметных областей.

Исходя из этого, выделяют три класса программных продуктов:

1) Системное программное обеспечение

2) Инструментарий технологий программирования

3) Пакеты прикладных программ – это комплекс программ, предназначенный для решения задач определенного класса (например: пакеты прикладных программ общего назначения, методо-ориентированные пакеты прикладных программ, проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ, пакеты прикладных программ глобальных сетей ЭВМ и т.д.).

Системное программное обеспечение ЭВМ

Управляет всеми ресурсами ЭВМ (центральным процессором, памятью, вводом-выводом) и осуществляет общую организацию процесса обработки информации и интерфейсы между ЭВМ, пользователем, аппаратными и программными средствами.

Структура системного ПО:

Операционная система

BIOS – базовая система ввода-вывода – совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера, загрузки ОС в оперативную память и обеспечения взаимодействия ОС и приложений с различными устройствами ПК.

Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств, обеспечивающих:

1) Управление работой каждого блока ПК и их взаимодействием

2) Управление выполнением программ, запуск программ на выполнение

3) Всевозможные вспомогательные функции обслуживания

4) организация хранения информации во внешней памяти

5) поддержку интерфейса пользователя.

Таким образом, операционная система – это совокупность программ для организации диалога пользователя с компьютером, для управления аппаратурой и ресурсами, для запуска программ и выполнения многих других функций.

Каждая ОС состоит как минимум из трех обязательных частей:

1) ядро, командный интерпретатор, переводчик с программного языка на язык машинных кодов

2) специальные программы для управления различными устройствами – драйверы

3) удобная оболочка, с которой общается пользователь - интерфейс

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор ОС.

Исходя из выполняемых функций, ОС делятся на однозадачные и многозадачные.

Однозадачные ОС - предназначены для работы одного пользователя в каждый конкретный момент с одной конкретной задачей. Типичным представителем таких ОС является MS-DOS.

Многозадачные ОС обеспечивают коллективное использование ЭВМ в мультипрограммном режиме разделения времени (т.е. в памяти ЭВМ находится несколько программ и процессор распределяет ресурсы компьютера между задачами). Представителями подобного класса ОС являются: Microsoft Windows 98, UNIX.

Еще один критерий – число пользователей ОС.

ОС бывает однопользовательской (предназначенной для обслуживания одного клиента: Windows 98) и многопользовательской (рассчитанной на работу с группой пользователей одновременно: Windows NT/2000/XP…)

Следующий критерий: тип интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические).

Также ОС делятся на сетевые и локальные. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных. Появление сетевых ОС обусловлено появлением локальных и глобальных сетей. Они предназначены для обеспечения доступа пользователя ко всем ресурсам вычислительной сети. Типичными представителями сетевых ОС являются Windows NT Server, UNIX, Solaris фирмы Sun и т.д.

В большинстве случаев сетевые ОС устанавливаются на один или более достаточно мощных компьютеров-серверов, выделяемых исключительно для обслуживания сети и совместно используемых ресурсов. Все остальные ОС будут считаться локальными и могут использоваться на ПК, а также на отдельном компьютере, подключенном к сети в качестве рабочей станции или клиента.

Основные особенности ОС WINDOWS

1. Вытесняющая многозадачность и многопоточность. Многозадачность может быть кооперативной и вытесняющей. При вытесняющей многозадачности распределением процессорного времени между программами занимается сама ОС. Она выделяет каждой задаче фиксированный квант времени процессора. По истечении этого кванта времени система вновь получает управление, чтобы выбрать другую задачу для активизации.

Многопоточность означает, что работающие программы могут разделяться на несколько частей, самостоятельно претендующих на процессорное время. Это обеспечивает одновременное выполнение программой нескольких, не связанных друг с другом операций.

2. Графический пользовательский интерфейс, использующий графический режим видеомонитора.

3. Подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play (включай и работай). Дополнительные устройства подключаются специальными программами – мастерами, распознающими устройство. Если устанавливаемое устройство поддерживает технологию Plug&Play, то Microsoft Windows автоматически его обнаружит и выдаст инструкции Мастера Установки.

4. Наличие коммуникационных программных средств и программ для поддержки компьютерных сетей.

5. Наличие средств мультимедиа.

6. Интеграция с глобальной сетью Интернет. Интерфейс пользователя можно настроить на работу в Интернет. В этом случае Рабочий стол принимает вид Web- страницы, а ярлыки действуют как Web-ссылки, которые могут указывать не только на файлы компьютера, но и на данные в сети Интернет. В число программ, реализующих интеграцию с Интернет входят: программа Подключение к Интернет; программа электронной почты Outlook Express и т.д.

7. Повышение надежности и качества управления. Введены дополнительные программы, которые осуществляют проверку системных файлов, очистку и проверку диска, автоматическое техническое обслуживание, архивацию данных.

В 1992-1995 г. большинство компьютеров работало в среде MS-DOS под управлением операционной оболочки Windows 3.1, а затем основной стала операционная система Windows 95, в состав которой входит MS-DOS.

Летом 1998 года выпускается новая операционная система Windows 98 , которая по своей концепции принципиально не отличается от предыдущей версии. Однако Windows 98 гораздо стабильнее и надежнее, имеет улучшенный графический интерфейс, который представляет эффективную, надежную, универсальную среду работы. Нововведения касаются следующих позиций:

Интеграция с глобальной сетью Интернет

Повышение надежности и качества управления

Повышение производительности работы.

WindowsNT - сверхстабильная, надежная система, рассчитанная прежде всего на работу, а не на разные игры-развлечения: случаи ошибок и зависаний при работе в Windows NT встречаются крайне редко. Большая часть достоинств NT проявляется лишь в сетевом режиме работы, т. е. в связке с другими компьютерами.

Windows 2000 – была выпущена в нескольких вариантах: серверном (Server), для установки на главный, управляющий компьютер сети, и клиентском (Professional) – для рабочих станций.

Windows XP – первая ОС Microsoft с полностью настраиваемом интерфейсом. Нововведение: можно работать с компакт-дисками, как с обычными дискетами, перетаскивая на чистый диск нужные файлы непосредственно в Проводнике.

Под именем Windows XP была представлена целая линия операционных систем:

· Корпоративные: ОС Windows XP Server и Windows XP Professional

· Домашняя: Windows XP Home

Windows Server 2003 Standard Edition – сетевая ОС для предприятий малого бизнеса и отдельных подразделений организации:

· Поддерживает совместное использование файлов и принтеров

· Предоставляет безопасное подключение к Интернету

· Позволяет централизовать развертывание настольных приложений.

Семейство UNIX

Словом UNIX обозначается не одна ОС, а целое семейство ОС, предназначенных для больших промышленных компьютеров. UNIX создавалась прежде всего для профессионалов. Для данного семейства было важно обеспечить:

· Совместимость (программы, написанные под одну UNIX-систему д.б. работать и на другой)

· Переносимость (м.б. подстроить под любой компьютер)ъ

· Настраиваемость (каждый программист мог вносить в нее свои исправления, адаптируя ее под конкретный компьютер)

Операционная система Linux

Была создана в 1991 году Линусом Торвальдсом. Разительно отличается от всех других ОС:

· Единственная ОС, созданная любителем (в качестве дипломного проекта), распространяемая бесплатно.

· Открытая архитектура (ядро Linux распространяется в виде «исходных текстов» и открыто для изменения)

· Сегодня Linux уже устанавливается не только на серверы, но и на готовые ПК и даже ноутбуки.