Структура программного обеспечения

Структура программного обеспечения  

  

Рисунок: Структура  программного обеспечения. 

Программное обеспечения работает в операционных системах Windows 95 (клиентская часть) и Windows NT (клиентская и серверная части). Выбор операционных систем обусловлен удобством, изученностью и доступностью для пользователей, наличием встроенного в систему сетевого интерфейса.  

Всю структуру программного обеспечения можно разделить  на несколько уровней (рис. 1.3). Нижний уровень - программа сигнального  процессора платы DSP. Второй уровень - драйвер  операционной системы, позволяющий  обмениваться информацией с платой DSP через порты ввода-вывода. Третий уровень - сервер, обеспечивающий удаленное подключение, и, наконец, четвертый - клиентская программа, с которой работает пользователь. Такая структура обусловлена требованиями, предъявляемыми к системе: точная синхронизация процессов, высокая скорость передачи данных, поддержка сети, удобство использования. Синхронизацию обеспечивает плата DSP, большая скорость передачи данных достигается за счет отказа от стандартной схемы связи через медленные устройства передачи данных (последовательный, параллельный, USB порты) и установки интерфейсной DSP платы непосредственно на разъеме материнской платы серверного компьютера. Сетевые возможности обеспечиваются введением структуры клиент - сервер, удобство дает использование операционной системы Windows.  

Далее отдельные  компоненты будут рассмотрены более  подробно.  
 
 
 
 
 
 
 
 

Информатика — предмет и задачи. 

1.1. Появление и  развитие информатики. 
 

Термин информатика  возник в 60-х гг. во Франции для  названия области, занимающейся автоматизированной обработкой информации с помощью  электронных вычислительных машин. Французский термин образован путем  слияния слов “информация” и “автоматика” и означает “информационная автоматика или автоматизированная переработка  информации”. В англоязычных странах  этому термину соответствует  синоним computer science (наука о компьютерной технике). 

Существует множество  определений информатики, что связано  с многогранностью ее функций, возможностей, форм, методов. Одно из наиболее общих  определений такое. 

Информатика – это  область человеческой деятельности, связанная с процессами преобразования информации с помощью компьютеров  и их взаимодействием со средой применения. 

Часто возникает  путаница понятий “информатика”  и “кибернетика”. Попытаемся разъяснить их сходство и различие. 

Кибернетика – это  наука об общих принципах управления в различных системах: технических, биологических, социальных и др. 

Информатика занимается изучением процессов преобразования и создания новой информации более  широко, практически не решая задачи управления различными объектами, как  кибернетика. Информатика появилась  благодаря развитию компьютерной техники, базируется на ней и совершенно немыслима  без нее. Кибернетика развивается  сама по себе и, хотя достаточно активно  использует достижения компьютерной техники, совершенно от нее не зависит, т.к. строит различные модели управления объектами. 

  

1.2. Структура информатики.  
 

Информатика в широком  смысле представляет собой единство разнообразных отраслей науки, техники  и производства, связанных с переработкой информации. 

Информатику в узком  смысле можно представить как  состоящую из трех взаимосвязанных  частей. 

Информатика как  отрасль народного хозяйства  состоит из однородной совокупности предприятий разных форм хозяйствования, где занимаются производством компьютерной техники, программных продуктов  и разработкой современной технологии переработки информации. Специфика  и значение информатики как отрасли  производства состоят в том, что  от нее во многом зависит рост производительности труда в других отраслях народного  хозяйства. В настоящее время  около 50% всех рабочих мест в мире поддерживается средствами обработки  информации. 

Информатика как  фундаментальная наука занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе компьютерных информационных систем. В Европе можно выделить следующие основные научные направления в области информатики: разработка сетевой структуры, компьютерно-интегрированные производства, экономическая и медицинская информатика, информатика социального страхования и окружающей среды, профессиональные информационные системы. 

Информатика как  прикладная дисциплина занимается: 

изучением закономерностей  в информационных процессах (накопление, переработка, распространение); 
 

созданием информационных моделей коммуникаций в различных  областях человеческой деятельности; 

разработкой информационных систем и технологий в конкретных областях и выработкой рекомендаций относительно их жизненного цикла: для  этапов проектирования и разработки систем, их производства, функционирования и т.д. 
 

Главная функция  информатики заключается в разработке методов и средств преобразования информации и их использовании в организации технологического процесса переработки информации. 

Задачи информатики  состоят в следующем: 

исследование информационных процессов любой природы; 
 

разработка информационной техники и создание новейшей технологии переработки информации на базе полученных результатов исследования информационных процессов; 

решение научных  и инженерных проблем создания, внедрения  и обеспечения эффективного использования  компьютерной техники и технологии во всех сферах общественной жизни. 
 

Информатика существует не сама по себе, а является комплексной  научно-технической дисциплиной, призванной создавать новые информационные техники и технологии для решения  проблем в других областях. Комплекс индустрии информатики станет ведущим  в информационном обществе. Тенденция  к большей информированности  в обществе в существенной степени  зависит от прогресса информатики  как единства науки, техники и  производства. 

  

Технические средства информатики. 

2.1. ЭВМ — основное  техническое средство обработки  информации. 

Компьютеры могут  быть классифицированы по ряду признаков, в частности: по принципу действия, назначению, способам организации вычислительного  процесса, размерам и вычислительной мощности, функциональным возможностям, способности к параллельному  выполнению программ и др. 

По назначению ЭВМ  можно разделить на три группы: 

универсальные (общего назначения) — предназначены для  решения самых разных инженерно-технических  задач: экономических, математических, информационных и других задач, отличающихся сложностью алгоритмов и большим  объемом обрабатываемых данных. Характерными чертами этих ЭВМ являются высокая  производительность, разнообразие форм обрабатываемых данных (двоичных, десятичных, символьных), разнообразие выполняемых  операций (арифметических, логических, специальных), большая емкость оперативной  памяти, развитая организация ввода-вывода информации; 
 

проблемно-ориентированные  — предназначены для решение более узкого круга задач, связанных обычно с технологическими объектами, регистрацией, накоплением и обработкой небольших объемов данных (управляющие вычислительные комплексы); 

специализированные  — для решения узкого круга  задач, чтобы снизить сложность  и стоимость этих ЭВМ, сохраняя высокую  производительность и надежность работы (программируемые микропроцессоры  специального назначения, контроллеры, выполняющие функции управления техническими устройствами). 
 

  

2.2. Классификация  ЭВМ по принципу действия. 

По принципу действия (критерием деления вычислительных машин является форма представления  информации, с которой они работают): 

аналоговые вычислительные машины (АВМ) — вычислительные машины непрерывного действия, работают с  информацией, представленной в непрерывной  форме, т.е. виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения); в этом случае величина напряжения является аналогом значения некоторой  измеряемой переменной. Например, ввод числа 19.42 при масштабе 0.1 эквивалентен подаче на вход напряжения в 1.942 В; 
 

цифровые вычислительные машины (ЦВМ) — вычислительные машины дискретного действия, работают с  информацией, представленной в дискретной, а точнее в цифровой, форме —  в виде нескольких различных напряжений, эквивалентных числу единиц в  представляемом значении переменной; 
 

гибридные вычислительные машины (ГВМ) — вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и  в цифровой, и в аналоговой форме. 
 

АВМ просты и удобны в эксплуатации; программирование задач  для решения на них нетрудоемкое, скорость решения изменяется по желанию  оператора (больше, чем у ЦВМ), но точность решения очень низкая (относительная  погрешность 2-5 %). На АВМ решают математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не содержащие сложной логики. 

ЦВМ получили наиболее широкое распространение, именно их подразумевают, когда говорят про  ЭВМ. 

ГВМ целесообразно  использовать для управления сложными быстродействующими техническими комплексами. 

2.3. Классификация  ЭВМ по поколениям. 
 

Поколение 

Годы 

Элементная база 

Быстродействие 

Память 

Примеры 

1 

1940 -1955 

электронные вакуумные  лампы 

десятки тысяч операций в секунду 

2 - 8 Кб 

ENIAC (США), Mark I (Великобритания), МЭСМ (Киев) 

2 

1955 - 1964 

транзисторы 

сотни тысяч операций в секунду 

100 Кб 

NEC - 1101 (Япония), IBM - 709 (США), Минск, БЭСМ (СССР) 

3 

1964 – 1977 

полупроводниковые интегральные схемы (сотни – тысячи транзисторов в одном корпусе) 

сотни миллионов  операций в секунду 

до десятков Мб 

IBM System 360 (США), ЭВМ ЕС и СМ (СЭВ) 

4 

1977 – 1991 

большие и сверхбольшие интегральные схемы- микропроцессоры (десятки тысяч- миллионы транзисторов в одном кристалле) 

более миллиарда  операций в секунду 

до нескольких Гб 

IBM PC AT/XT (США), Macintosh (Apple, США), ДВК “Искра” (СССР), MSX Yamaha (Япония) 

5 

1991 – 1995 

сверхсложные микропроцессоры  с параллельно-векторной структурой 

сотни миллиардов операций в секунду     

6 

с 1995 

сеть большого числа (десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических  систем       
 
 

1 поколение. 

В 1946г. была опубликована идея использования двоичной арифметики (Джон фон Нейман, А.Бернс) и принципа хранимой программы, активно использующиеся в ЭВМ 1 поколения. 

ЭВМ отличались большими габаритами, большим потреблением энергии, малым быстродействием, низкой надежностью, программированием в кодах. 

Дополнительные черты: 

устройства ввода-вывода: бумажная перфолента, перфокарты, магнитная  лента, и печатающие устройства; 
 

внешняя память: магнитный  барабан, перфоленты, перфокарты; 

пультовая работа программиста;