Программная составляющая компьютера

К настоящему моменту выделяют три вида программных продуктов:

1. системное, или общее, ПО;

2. пакеты прикладных программ (ППП);

3. инструментарий технологии программирования.

1. Системное, или общее, ПО -это совокупность программ для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ. Часть этих программных средств изучается в лабораторном практикуме по информатике.

Данный класс программного обеспечения делится на следующие виды:

· базовое ПО, содержащее операционные системы (ОС) и операционные оболочки. ОС используются для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными и другими ресурсами ЭВМ. Это комплекс программ и данных, предназначенных для увеличения пропускной способности ЭВМ, расширения сферы ее применения, автоматизации подготовки прикладных программ к выполнению. ОС являются обязательной составляющей ПО любого компьютера, без чего он превращается в груду металла, пластика и электроники.

Наиболее популярными ОС для компьютеров класса IBM PC являются ОС семейства Windows’xx и MS DOS. Причем эти ОС не являются взаимоисключающими: они взаимодействуют в процессе функционирования компьютера и MS DOS, как правило, встроена в ОС Windows’xx. Сетевая ОС не имеет фундаментальных отличий от ОС автономного компьютера. Ее отличительной чертой являются развитые средства защиты от несанкционированного доступа, применяющие, в частности, идеи криптографического кодирования, рассмотренные ранее.

Операционные оболочки – это специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами ОС. Имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя. Примерами являются Norton Commander (NC) для ОС MS DOS, Far для ОС Windows’xx. В настоящий момент, когда операционные системы облагают высокоразвитым графическим интерфейсом (иконки Windows и т.п.) и имеют встроенные очень удобные средства для выполнения системных операций, наличие операционных оболочек скорее дань традиции, чем необходимость.

· сервисное ПО, или утилиты. Содержит программы диагностики работоспособности компьютера, антивирусные программы, программы обслуживания дисков, программы архивирования данных, программы обслуживания сетей.

2. Пакеты прикладных программ (ППП) -это комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса.

Выделяются следующие виды ППП:

· проблемно-ориентированные. Используются для тех проблемных областей, в которых возможна типизация функций управления, структур данных и алгоритмов обработки. Например, это ППП автоматизации бухучета, финансовой деятельности, управления персоналом и т.д.;

Используются в тех предметных областях, для которых возможна типизация функций управления, структур данных и алгоритмов обработки. Типичным примером является серия программ 1С:, позволяющая автоматизировать решение задач управления предприятием, например, 1С:Бухгалтерия, 1С: Предприятие, 1С: Кадры и т.д. К пакетам этого класса относятся и программы, реализующие дистанционное обучение, например пакет SunRav_BookOffice для создания и работы с электронным учебником, с помощью которого был разработан данный электронный учебник.

· автоматизации проектирования (или САПР). Используются в работе конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм;

Эти пакеты используются в работе конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм, т.е. с обработкой графических изображений. Реализуют функции:

1. коллективная работа в сети;

2. экспорт - импорт файлов различных форматов;

3. масштабирование объектов;

4. группировка объектов, передвижение, растяжка, поворот, разрезание, изменение размеров, работа со слоями;

5. перерисовка;

6. управление файлами;

7. использование чертежных инструментов, позволяющих рисовать кривые, эллипсы, линии произвольной формы, многоугольники и т.п.;

8. работа с цветом;

9. автоматизация отдельных процедур с использованием встроенного макроязыка.

Примерами пакетов этого класса являются: AutoCAD (AutoDesk), DesignCAD, Grafic CAD Professional, DrawBase, Microstation, TurboCAD.

· общего назначения. Поддерживают компьютерные технологии конечных пользователей и включают текстовые и табличные процессоры, графические редакторы, системы управления базами данных (СУБД);

Поддерживают компьютерные технологии конечных пользователей и включают текстовые и табличные процессоры (редакторы), графические редакторы, системы управления базами данных (СУБД), пакеты программ мультимедиа, пакеты демонстрационной графики.

Текстовые процессоры (редакторы) позволяют готовить текстовые документы, которые могут включать и таблицы, и рисунки, и диаграммы. Примером пакетов этого класса являются MS Word, Блокнот, WordPad. Перечень выполняемых функций, например MS Word, очень широк и изучается студентами в лабораторном практикуме по информатике.

Табличные процессоры (типичный пример - MS Excel) позволяют обрабатывать большие объемы числовой информации (не исключая при этом обычную символьную), формируя из данных таблицы. Можно сказать, что это очень мощные калькуляторы, хранящие в своей памяти огромные числовые массивы и позволяющие выполнять над ними различные арифметические и логические операции, формировать диаграммы и делать множество других операций, полезных для решения различных задач пользователя. Аналогично пакету MS Word, табличный процессор MS Excel изучается в лабораторном практикуме по информатике.

Графические редакторы позволяют генерировать различные изобразительные объекты. Они делятся на 2 класса - растровой и векторной графики - в зависимости от того, какое внутреннее представление этих объектов в них поддерживается. Редакторы растровой графики используются для работы с фотографиями. Они кодируют фотоизображения в цифровую форму и позволяют выполнять над ними различные редактирующие операции (выделение фрагментов, перемещение, вырезание, копирование и т.д.). Примерами редакторов этого класса являются: Adobe Photoshop, Aldus Photo Styler, Picture Publisher, Photo Works Plus. Редакторы векторной графики используются для профессиональной работы, связанной с технической и художественной иллюстрацией с последующей цветной печатью. Они занимают промежуточное место между САПР и настольными издательскими системами. Включают инструментарий для создания графического объекта; средства манипулирования объектами; средства обработки текста в части оформления и модификации параграфов, работы со шрифтами; средства вывода на печать и настройки цвета. Примерами графических редакторов этого класса являются Corel Draw, Adobe Illustrator, Aldus Free Hand, Professional Draw.

Системы управления базами данных (СУБД) используются для автоматизации процедур создания, хранения и извлечения электронных данных. Различаются способом организации данных, форматом, языком формирования запросов на операции с данными. типичными примерами являются MS Access, Oracle, Paradox.

Пакеты программ мультимедиа используются для отображения (воспроизведения) и обработки аудио- и видеоинформации. Включают, в частности, пакеты Director for Windows, Multimedia Viewer Kit, NEC MultiSpin.

Пакеты демонстрационной графики - это конструкторы графических образов деловой информации, призванные в наглядной и динамической форме представлять результаты некоторых аналитических исследований. последовательность работы с такими пакетами включает шаги: разработка общего плана представления, выбор шаблона для оформления элементов, формирование и импорт элементов (текст, графика, таблицы, диаграммы, звуковые эффекты, видеоклипы). Примеры таких пакетов: Power Point, Harvard Graphics, WordPerfect Presentations.

· офисные. Обеспечивают организационное управление деятельностью офиса. Включают органайзеры (записные и телефонные книжки, календари, презентации и т.д.), средства распознавания текста;

Обеспечивают организационное управление деятельностью офиса. Включают:

1. Органайзеры используются для автоматизации процедур планирования использования различных ресурсов (времени, денег, материалов) как отдельного человека, так и всей фирмы или ее подразделений. Существуют 2 вида пакетов этого класса:

1) органайзеры для управления проектами. используются для сетевого планирования и управления проектами. Позволяют спланировать проект любой величины и сложности, эффективно распределить людские, финансовые и материальные ресурсы, составить оптимальный график работ и проконтролировать его исполнение. К ним относятся Time Line, MS Project, CА - Super Project;

2) органайзеры для организации деятельности отдельного человека. Это электронные секретари для эффективного управления деловыми контактами. Включают, в частности, Lotus Organizer, ACTI.

Программы для распознавания символов используются для перевода графических изображений букв и цифр в ASCII-коды этих символов. Применяются в сканерах. Примерами таких пакетов являются Fine Reader, Cunie Form, Tiger, Omni Page.

· настольные издательские системы – более функционально мощные текстовые процессоры;

Применяются для профессиональной издательской деятельности. Позволяют осуществлять электронную верстку широкого спектра основных типов документов типа информационного бюллетеня, цветной брошюры, каталога, справочника. Позволяют решать задачи:

1. компоновать (верстать) текст;

2. использовать всевозможные шрифты и выполнять полиграфические изображения;

3. осуществлять редактирование текста на уровне лучших текстовых процессоров;

4. обрабатывать графические изображения;

5. выводить документы полиграфического качества;

6. работать в сетях на разных платформах.

Примерами таких пакетов являются: Corel Ventura, Page Maker, QuarkXPress, Frame Maker, MS Publisher, Page Plus, Compu Work Publisher.

· системы искусственного интеллекта. Используют в работе некоторые принципы обработки информации, свойственные человеку. Включают информационные системы, поддерживающие диалог на естественном языке; экспертные системы, позволяющие давать рекомендации пользователю в различных ситуациях; интеллектуальные пакеты прикладных программ, позволяющие решать прикладные задачи без программирования.

Этот класс пакетов включает: информационные системы, поддерживающие диалог на естественном языке (естественно-языковый интерфейс); экспертные системы, позволяющие давать рекомендации пользователю в различных ситуациях; интеллектуальные пакеты прикладных программ, позволяющие решать прикладные задачи без программирования.

Естественно-языковый интерфейс был наиболее привлекателен для общения с ЭВМ с момента ее появления. Это позволило бы исключить необходимость обучения конечного пользователя языку команд или другим приемам формулировки своих заданий для решения на компьютере, поскольку естественный язык является наиболее приемлемым средством общения для человека. Поэтому работы по созданию такого рода интерфейса начались с середины 20-го века. Однако, несмотря на весь энтузиазм исследователей и проектировщиков, эта задача не решена и по сей день из-за огромных сложностей, связанных с пониманием предложений естественного языка и связного текста в целом. Некоторые программные продукты, которые появлялись на рынке, носили скорее экспериментальный характер, имели множество ограничений и не решали задачу кардинально. Тем не менее, несмотря на кажущийся застой в этой сфере, данная проблема остается актуальной и по сей день и вошла в состав проблематики, связанной с проектом ЭВМ пятого поколения.

Экспертные системы впервые появились в области медицины. Возникла идея интеграции знаний экспертов в области медицины или ее отдельных разделов в некоторую электронную форму, которая позволила бы начинающему врачу иметь своеобразного электронного советника при принятии решений по тому или иному врачебному случаю. Выбор области медицины объясняется слишком большой ценой ошибок, которые касаются жизни и здоровья людей. Постепенно от области медицины эта технология распространилась и на другие сферы деятельности человека, например, производство. Технология использования экспертных систем предполагает первоначальное "обучение" системы, т.е. заполнение ее конкретными знаниями из той или иной проблемной области, а потом уже эксплуатацию наполненной знаниями экспертной системы для решения прикладных задач. Эта идеология проявила себя в проекте ЭВМ пятого поколения в части привлечения конечного пользователя к решению своих задач и связана с проблемой автоформализации знаний.

Интеллектуальные пакеты прикладных программ позволяют, аналогично экспертным системам, предварительно создавать базу знаний, включающую совокупность знаний из той или иной области деятельности человека, а затем решать практические задачи с привлечением этих знаний. Различие этих видов пакетов состоит в том, что экспертные системы, в отличие от интеллектуальных ППП, позволяют интегрировать знания из так называемых слабо формализуемых предметных областей, в которых сложно определить входные и выходные параметры задачи, а также невозможно сформировать четкий алгоритм ее решения. Кроме того, экспертные системы не формируют алгоритм решения задачи как в случае интеллектуальных ППП, а лишь выдают "советы" пользователю на основании его запроса.

3.Инструментарий технологии программирования - это совокупность программ, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения программных продуктов.

Инструментарий технологии программирования делится на два больших класса инструментальных средств: для создания отдельных приложений (программ) и для создания информационных систем и технологий.

Средства для создания отдельных приложений включают локальные средства (языки программирования, системы программирования, инструментальные среды пользователя) и интегрированные среды разработки программ, основное назначение которых - повышение производительности труда программистов за счет автоматизации создания кодов программ, обеспечивающих интерфейс пользователя графического типа, а также автоматизации разработки запросов и отчетов (например, Delphi).

В свою очередь языки программирования делятся на следующие виды:

1. операторные. Используются для кодирования алгоритмов, а потому также называются алгоритмическими. Имеют в составе:

· машинно-зависимые (ассемблер). Применяются для написания программ, явно использующих специфику конкретной аппаратуры. Каждый компьютер имеет такую систему программирования, которая изготавливается и поставляется фирмой-изготовителем вместе с компьютером;

· машинно-ориентированные (язык С). Объединяет идеи ассемблера и алгоритмического языка. Программы компактны и работают очень быстро.

· универсальные (Турбо-Паскаль, Бэйсик). Приближены максимально, насколько это возможно, к естественному английскому языку: название каждой команды – английское слово;

2. функциональные. Применяются, как правило, для машинного моделирования той или иной проблематики. Имеют в составе:

· проблемно-ориентированные (GPSS). Моделируют систему с помощью последовательности событий. Применяются, в частности, при проектировании вычислительных комплексов;

· объектно-ориентированные (Форт). Имеют встроенные средства для моделирования новых объектов программирования;

· логико-ориентированные (Prolog). Отдельно описываются правила предметной области, по которым затем выводятся новые факты.

Системы программирования включают:

1. интегрированную среду разработчика программы, состоящую, в частности, из текстового редактора, позволяющего создавать и корректировать исходные тексты программ, средств поддержки интерфейса программиста с системными средствами для выполнения различных сервисных функций (например, сохранения или открытия файла);

2. транслятор – программу, переводящую исходный текст во внутреннее представление компьютера;

3. отладчик – программу для трассировки и анализа выполнения прикладных программ. Позволяет отслеживать выполнение программы в пооператорном режиме, идентифицировать место и вид ошибок в программе, наблюдают за изменением значений переменных, выражений и т.д.;

4. компоновщик – программа для подготовки прикладной программы к работе в конкретных адресах основной памяти компьютера;

5. справочные системы.

Инструментальная среда пользователя – это специальные программные средства, встроенные в ППП:

1. библиотеки функций, процедур, объектов и методов обработки;

2. макрокоманды;

3. программные модули-вставки;

4. конструкторы экранных форм и отчетов;

5. языки запросов высокого уровня.