Программное обеспечение компьютеров

Для того чтобы компьютер работал, нужны, как известно, программы (software). Их можно условно разделить на две большие группы — систем­ные и прикладные. Есть еще так называемые инструментальные, но они ин­тересны только для специалистов в области программирования.

Системные программы сами по себе не решают никаких пользователь­ских задач. Их назначение — управлять компьютером. К системным про­граммам относятся операционные системы, драйверы и утилиты. Централь­ное место в системных программах, естественно, отводится операционной системе. Среди них длительное время, вплоть до конца 80-х годов, главной была программа MS-DOS. Затем на смену этой операционной системе при­шли другие, более развитые и функциональные.

Драйвер (от англ, drive — управлять) — это программа, обеспечивающая связь между операционной системой и различными периферийными уст­ройствами (принтером, клавиатурой, «мышью» и др.) и управление ими, а также регулирующая поток данных, проходящий через эти устройства. Если к компьютеру подключают какое-нибудь новое устройство, необходи­мо одновременно установить и новый, соответствующий этому устройству драйвер. С некоторыми оговорками можно считать драйвер частью опера­ционных систем, тем более что в некоторых из них обязательно имеется большой пакет готовых к употреблению драйверов для наиболее распро­страненного периферийного оборудования. Утилита — это также вспомо­гательная программа, позволяющая пользователю выполнять манипуляции с различными периферийными устройствами, например форматировать диски, оценивать состояние отдельных частей компьютера и т.д. Как и

драйвер, наиболее распространенные утилиты входят в состав многих опе­рационных систем.

В операционной системе MS-DOS врачу работать очень неудобно: для того чтобы выполнить на компьютере какие-либо действия, например на­печатать протокол диагностического исследования, необходимо набрать на клавиатуре ряд слов - имена команды, файла, каталога, их путь. Это все нужно помнить, поэтому были созданы специальные программы-оболочки, которые позволяют просто с помощью клавиатуры или «мыши» выбрать определенное место на экране, и компьютер начнет выполнять желае­мые действия. Одной из наиболее распространенных подобных оболочек стала программа Norton Commander, разработанная американским ученым P. Norton.

В 1990 г. американская компания «Microsoft» под руководством ее со­здателя В. Gates выпустила новый программный продукт — графический ин­терфейс Windows (окна)¹, который значительно облегчил работу с компью­тером, сделал ее доступной для самого широкого круга людей. Операцион­ная среда Windows стала поистине всенародной. За короткий отрезок вре­мени сменилось несколько версий Windows. Последними из них являются Windows-95 и Windows-98; в настоящее время разрабатывается Windows-2000. Под их управлением работает большинство прикладных программ — как общего назначения, так и медицинских. С созданием операционной системы Windows-95 (именно уже системы, а не оболочки) осуществилась мечта о полном «дружеском отношении» между человеком и компьютером. При этом значительно упростилась процедура подключения к компьютеру различных периферийных устройств (принтеров, сканеров и др.). Подобная концепция получила меткое название — «plug and play» («включай и рабо­тай»).

Профессиональным вариантом данной операционной системы являет­ся Windows-NT, которым оснащаются сложные вычислительные комплек­сы, серверы, в том числе используемые в медицине. Главными преимуще­ствами Windows стали не только его простота и доступность, но и многоза­дачность, т.е. возможность работать одновременно с несколькими про­граммными приложениями (рис. 1.11). Каждой выполняемой программе в Windows отводится одно окно. Все компоненты окон стандартизованы, окна могут свободно перемещаться по экрану с помощью «мыши» (техно­логия «drag and drop» — «тащи и бросай»), занимать весь экран, часть его или вообще сворачиваться, освобождая тем самым рабочую поверхность экрана для других приложений. Обычно окно содержит несколько стан­дартных элементов: заголовок с именем приложения или документа, строку меню, содержащую перечень основных направлений работы с компьюте­ром. Каждый пункт меню определяет подменю, в котором содержится набор раскрывающихся по команде диалоговых окон. Каждое из окон предназначено для выполнения определенного приложения — подготовки документа, таблицы, рисунка и др.

Обычными элементами экрана являются панели, содержащие набор кнопок для выполнения отдельных задач, например печати, копирования, запоминания и др. Таких панелей около десятка, например стандартная па-

1 Подробнее см.: Ахметов К. Windows для всех.— М.: Компьютер-пресс, 1996.

Рис. 1.11. Обработка медицинских изображений на автоматизированном рабочем месте врача.

нель, панель для форматирования текста, рисования, создания базы дан­ных и др. Управлять кнопками очень просто: нужно лишь нажать на них курсором «мыши». Кроме окон и панелей, на «рабочем столе» монитора имеются мнемонические картинки (или иконки) для управления програм­мами. Нажав на иконку, можно вызвать соответствующее ей Windows-при­ложение. Все изложенное делает работу на компьютере не только простой и удобной, но и весьма приятной.

Существует набор наиболее важных и распространенных Windows-при­ложений, которые объединены в так называемый офисный пакет Microsoft Office¹. В него входит прежде всего текстовой процессор Word. Эта програм­ма предназначена для работы с текстом; с ее помощью можно создавать все виды документов, например истории болезни, письма, служебные заметки, деловые документы, причем очень сложные, состоящие одновременно из текста, графиков, таблиц, рисунков. Программа электронных таблиц Excel предназначена для обработки числовых данных, при этом она дает возмож­ность производить математические расчеты любой сложности. Программа создания графической презентации Power Point позволяет превращать текс­ты, сложные цифровые и табличные данные в удобные для восприятия визуальные формы — картинки, слайды, оформлять их для показа зрителям.

' Й?ти^е«п^С«^: Кинкофф Ш. Microsoft Office: Пер. с англ.— М.: Компьютер

База данных Access предназначена для сортировки и организации боль-объемов данных, при этом можно оперировать любыми, сколь угодно об­ширными массивами информации, например результатами обследования больных за год или десятилетие. Наконец, программа электронной почты In­ternet-Matt служит для посылки и приема электронной почты через ком­пьютерную сеть. Дополнительно к офисному пакету может быть приложен один из графических редакторов, например PhotoShop, который позволя­ет работать с рисунками и медицинскими изображениями, подвергая их всевозможной обработке: изменять форму и содержание отдельных их частей, характер контуров и фона, раскрашивать и т.д. Имеется ряд других интересных для врача программ-приложений. Например, программа рас­познавания текста FineReader дает возможность, отсканировав печатный текст (книгу, статью и т.д.), перевести его сразу же в электронный фор­мат для дальнейшего редактирования на компьютере. При этом не нуж­но пользоваться утомительным набором этого текста посредством клавиа­туры.

Кроме названных, существует большое число прикладных программ, предназначенных для других видов работ: статистической обработки дан­ных, книгоиздания, проектирования и др. Следует отметить, что наряду с Windows применяют другие операционные системы, в частности OS/2 и Unix. Они отличаются более широким спектром предоставляемых пользо­вателю программных услуг, но одновременно и более сложным характером работы на компьютере под их управлением. Для компьютеров Macintosh создана специальная операционная система MacOS.

В медицине, в частности в лучевой диагностике, применяют специали­зированные программы: для обработки рентгенограмм, радионуклидных изо­бражений, ведения деловой документации и др. Обычно их объединяют по родственному признаку в отдельные пакеты специализированных про­грамм — сокращенно ППП (пакет прикладных программ).

Набор пакетов составляет библиотеку программ. От того, насколько богат ассортимент пакетов и насколько рационально их используют, за­висят в конечном счете качество диагностического исследования и эф­фективность работы всей службы компьютеризованной лучевой диагнос­тики.

Наиболее важным информационным прорывом последнего десятиле­тия стала Всемирная Сеть (Интернет*) — своего рода обширное сообщество взаимосвязанных сетей и отдельных компьютеров, предоставляющих ин­формацию для общего пользования. При этом каждый компьютер имеет уникальный адрес, позволяющий идентифицировать и находить его в не­объятной Всемирной Сети. Посредством провайдера — организации, ведаю­щей распределением информационных ресурсов в отдельно взятом регио­не,— компьютер осуществляет связь с Интернетом. Когда говорят об адре­сах в Интернете, обычно имеют в виду IP-адрес (Internet Protocol адрес), состоящий из набора цифр - от 4 до 12. Однако запоминать эти циф­ры достаточно сложно, поэтому была создана система адресов, состоящая из

тьших

Подробнее см.: Пайк М. Internet в подлиннике: Пер. с англ - СПб.: BHV, 1996; Синицын В.Е., Тимонина ЕЛ. Интернет для врача. WWW: медицинская визуализация и кардиология.— М.: ВИДАР, 1998.

слов, имеющих логический смысл (например, имя или фамилия пользова­теля, местонахождение компьютера в государстве и городе). Эти адреса яв­ляются уникальными, т.е. отдельно взятый адрес присваивается только одному компьютеру (как почтовый адрес). Под этим адресом понимается, конечно не географическое месторасположение компьютера, а локализа­ция его в глобальной компьютерной сети. Такие адреса получили названия URL (от англ. Universal Resource Locator — универсальный указатель ре­сурсов).

Пробиться сквозь необозримые лабиринты информационных ресурсов

компьютеру позволяют специальные программы.

Для удобства навигации по Интернету, т.е. поиска интересующей ин­формации, служит особая структура большинства находящихся в нем доку­ментов. Эта структура получила название формата гипертекста. Суть его состоит в том, что отдельные ключевые слова текста или наиболее важные ключевые детали изображений специально выделены (цветом, шрифтом или рамкой). При обращении к этому выделению курсором «мыши» поль­зователь автоматически попадает в другой документ, который тематически соответствует выделенному слову или части рисунка и полностью раскры­вает его содержание.

К основным ресурсам Всемирной Сети относятся:

• Электронная почта (E-mail). Она служит для отправки и получения различных сообщений. Каждый абонент электронной почты имеет свой уникальный адрес, написанный в стандартной форме, об­щепринятой в Интернете, например ivanov@med.samara.ra, где iva-nov — имя пользователя, @ — условный разделительный знак, med.samara.ro — условное обозначение Самарского медицинского университета.

• Протокол переноса файлов (FTP). Эта услуга Интернета предусмат­ривает перенос информации с одного компьютера на другой. Такой информацией могут быть тексты, компьютерные программы, видео­фильмы, различные изображения, в том числе медицинские.

• Листы рассылки (Discussion lists) и Группы новостей (USENET), Листы рассылки предусматривают получение пользователем компьютера материалов по интересующей его и заранее заявленной проблеме (например, по проблеме компьютерной томографии или язвенной болезни желудка). Такая рассылка осуществляется автоматически с помощью почтового робота. Группы новостей обслуживаются от­дельными предназначенными для этих целей серверами (новостные серверы). Они распределены по тематике и построены по иерархи­ческому принципу — от общих (корневых) вопросов к более част­ным, специальным. Например, можно обратиться к серверу «Наука», от него перейти к серверу «Медицина», далее — к серверу «Лучевая диагностика» и в заключение — к серверу «Компьютерная томография». Эта же система позволяет всем пользователям Интер­нета участвовать в групповых дискуссиях, так называемых телекон­ференциях, на которых обсуждаются различные вопросы.

• Всемирная паутина (WWW- World Wide Web) относится к наиболее распространенным ресурсам Интернета. WWW дает возможность работать с документами, содержащими текст, графические иллю-

56 В

страции, звуковые фрагменты и даже анимацию. Все это делает такие документы очень выразительными. В них есть гипертекстовые ссылки на другие, близкие по смыслу документы. В необозримых просторах Всемирной Паутины помогают ориентироваться специ­альные программы - Web-браузеры. В настоящее время наиболее распространены два браузера - Netscape Navigator (NN) и MS Internet Explorer (IE). С помощью браузеров можно выбрать интере­сующий пользователя сервер и отыскать на нем необходимую ин­формацию по отдельным областям науки, образования, культуры.

Крупные области информационных данных разделены по их назначе­нию. Эти области называют доменами. Крупных доменов (первого, или верхнего, уровня) несколько. Это — либо домены общего характера — com (коммерческий), .edu (образовательный), .gov (правительствен­ный), .mil (военные учреждения), net (сетевые организации), .org (прочие организации), либо домены, относящиеся к отдельно взятым государствам,— .га (Россия), .uk (Великобритания), .са (Канада) и т.д.

Каждый из доменов первого уровня включает огромную сеть доменов второго уровня, относящихся к различным городам, территориям, областям знаний и др. Домены второго уровня в свою очередь содержат сеть доменов третьего уровня и т.д. Таким образом, Интернет, хотя и не упорядочен пол­ностью, но все же содержит вполне понятную архитектуру, состоящую из нескольких древовидно делящихся стволов. Примером Web-адреса может служить следующая запись: http://www.rad.washington.edu, где http — прото­кол передачи данных (протокол — совокупность правил, по которым ин­формация передается по компьютерной сети), www — символ Всемирной Паутины, rad.washington.edu — сервер, принадлежащий радиологическому обществу Вашингтона (США), который относится к образовательным ре­сурсам Интернета (.edu).

Внутри лечебного учреждения ряд компьютеров может соединяться в общебольничную локальную компьютерную сеть — Эзернет (Ethernet). Приме­нительно к больницам ее называют сокращенно HIS (Hospital Intercommuni­cation System), а применительно к отделениям лучевой диагностики и луче­вой терапии — RIS (Radiology Information System) (рис. 1.12). Поскольку обмен информацией в этих системах происходит без модуляции, т.е. в циф­ровом виде, скорость передачи данных по ним достаточно высока — до 10 Мбит/с. Недостатком таких сетей является открытость информации, т.е. возможность несанкционированного доступа к ней, что в ряде случаев, на­пример при наличии у больного злокачественного заболевания, требует оп­ределенных ограничений на передачу такой информации либо введения в систему элементов криптографии — специальной программы засекречива­ния данных.

В лучевой диагностике в последние годы начинает распространяться телерадиология — обмен изобразительной информацией между отдельными лечебными учреждениями, находящимися в пределах одного региона, от­дельной страны или даже между разными странами. Такой обмен позволяет оперативно и коллективно решать сложные диагностические задачи, про­водить научные совещания, не тратя время и деньги на дорогу (рис. 1.13).