Программное обеспечение

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 компьютерах программах.

 

 

 

 

 

 

 

2. Классификация программного обеспечения

Программное обеспечение современного компьютера очень разнообразно в соответствии с многообразием задач, решаемых пользователями с его помощью, и множеством операций, выполняемых устройствами компьютера. Все программные модули взаимосвязаны через управляющие (системные) программы. Часть модулей работает во взаимодействии с пользователем, часть – автоматически. Каждая из программ выполняет свою функцию, а все вместе они обеспечивают автоматизированное выполнение информационных процессов при решении задач пользователей. Таким образом, программное обеспечение компьютера – это автоматизированная информационная система, достаточно большая и сложная.

Современные программы состоят, как правило, из большого числа модулей, а потому вместо термина "программа" чаще используются термины "программное средство" и "пакеты программ".

Можно выделить следующие виды программных средств: прежде всего, это программы, необходимые для управления работой самого компьютера как сложной системы. Пользователь, как правило, может даже не знать, что это за программы, сколько их, что они делают. Но большинство команд пользователя выполняется именно с их помощью. В совокупности они называются системным ПО. К нему традиционно относят[5]:

- программы начальной загрузки компьютера. Они хранятся в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве) и обеспечивают проверку работоспособности основных устройств компьютера после его включения и передачу управления операционной системе. Часто называются базовым ПО;

 

 

 

- операционные системы (ОС), необходимые для управления согласованной работой всех устройств и программ компьютера, выполнения команд пользователя;

- файловая система;

- операционные оболочки, предназначенные для обеспечения удобного для пользователя способа работы с файлами и запуска прикладных программ;

- драйверы устройств, обеспечивающие программную поддержку работы конкретных устройств (в последнее время входят в состав операционной системы).

Другой класс программного обеспечения – прикладное ПО. Оно предназначено для решения пользователем задач из самых различных предметных областей – математики, лингвистики, делопроизводства, управления и т.д. Существуют самые разные классификации прикладного ПО. В прикладном ПО можно выделить следующие группы программных средств (ПС):

- ПС для обработки текстов – текстовые редакторы, текстовые процессоры, редакционно-издательские системы, программы-переводчики, программы проверки орфографии и синтаксиса, лингвокорректоры и т.п.;

- ПС для обработки числовой информации – электронные таблицы, пакеты математических программ, пакеты для статистической обработки данных и др.;

- ПС для обработки графической информации – графические редакторы, аниматоры, программы деловой и презентационной графики, средства работы с трехмерными и видеоизображениями и др.;

- ПС для обработки звуковой информации – музыкальные и звуковые редакторы, синтезаторы звука, программы распознавания и синтеза речи и пр.;

- ПС, обеспечивающие работу в телекоммуникационных сетях – почтовые программы, поисковые системы, браузеры и пр.;

 

 

- ПС, обеспечивающие автоматизированное хранение информации – системы управления базами данных (СУБД), построенные с их помощью базы и банки данных (БД и БнД), специализированные информационно-поисковые системы (ИПС) и др.;

- ПС, используемые в процессах управления и диагностики – различные типы автоматизированных систем управления (АСУ) и систем автоматизированного управления (САУ), системы поддержки принятия решений (СППР), экспертные системы (ЭС) и пр.;

- ПС, применяемые для проведения исследовательских и проектно-конструкторских работ – специализированные моделирующие программы, системы автоматизированного проектирования (САПР) и пр.;

- ПС, используемые в обучении – электронные учебники, тренажеры, тесты и пр.;

- игровые программы;

- программы, созданные пользователем с помощью сред программирования.

Еще один класс программного обеспечения – специальное ПО. Основное его отличие от системного ПО в том, что пользователь сам решает, будет ли он использовать эти ПС или нет, а отличие от прикладного ПО состоит в том, что специальные ПС используются не для решения задач из других предметных областей, а для задач, связанных с использованием непосредственно компьютера.

Например, когда пользователь активно работает за компьютером, то ему часто приходится сохранять на винчестере нужные файлы и удалять те, которые больше не потребуются. При удалении файла место, которое он занимал, освобождается. На это место в дальнейшем может быть записан другой файл, но его размер может быть меньше. В результате многократного удаления/записи файлов на диске появляется много небольших "пустых" мест.

 

 

 

Их размер не позволяет записать на них новые файлы целиком, и если свободного места на диске немного, то файлы большого размера разбиваются на отдельные фрагменты и записываются по частям. В этом случае говорят, что информация записана фрагментарно (не непрерывно). Обращение к таким файлам требует гораздо большего времени и, чтобы избежать этого, пользователь может провести дефрагментацию диска, т.е. выполнить программу, которая перепишет, если это возможно, файлы один за другим, собрав тем самым все свободные участки в одну область.

В специальном ПО можно выделить инструментальное ПО и сервисное ПО.

Инструментальное ПО – это всевозможные среды программирования, с помощью которых создается все многообразие программных средств [4].

К сервисному ПО относятся:

- антивирусные программы;

- программы-архиваторы;

- утилиты, расширяющие возможности ОС по управлению аппаратными и программными средствами (восстановление ошибочно удаленных файлов, дефрагментация диска, попытка восстановления "испорченных" секторов диска, очистка системных регистров и т.п.)

Программное обеспечение компьютера постоянно совершенствуется. Появляются новые программы, позволяющие расширить круг решаемых задач. Существующие программы модифицируются: устраняются замеченные ошибки, добавляются новые функции, пользовательский интерфейс (способ взаимодействия пользователя с программой) делается более удобным. Для сложных программ составляются инструкции, пишутся обучающие версии, демонстрирующие приемы и правила работы и т.д.

Все эти процессы называют сопровождением программ.

 

Одной из важных подсистем программного обеспечения является файловая система. В виде файлов хранятся и сами программы, и данные к ним, и результаты их работы.

Файл – это поименованная целостная совокупность записей на внешнем носителе. Иными словами, файл – это совокупность записей, логически взаимосвязанных между собой, хранящихся на внешнем носителе под определенным именем [1].

То, что файл – целостная совокупность записей, означает, что, например, нельзя скопировать или удалить только половинку файла. В определении подчеркивается, что файлы хранятся лишь на внешних носителях. Это, в частности означает, что по отношению к оперативной памяти нельзя сказать, что информация в ней хранится в виде файлов.

То есть файловая система – это способ хранения информации на внешних носителях. Имя файла состоит из двух частей – собственно имени и расширения, определяющего чаще всего тип записей, составляющих содержимое файла [10].

Кроме имени файла атрибутами файла являются тип его содержимого, дата и время создания, фамилия создателя, размер, условия предоставления разрешений на его использование, метод доступа, полный путь к файлу.

Файлы объединяются в каталоги, каждый из которых тоже имеет свое имя. Не может быть в одном каталоге двух файлов с одинаковым именем.

Последовательное перечисление имен всех подкаталогов, в которых размещен файл, называется полный путь к файлу.

 

 

 

 

 

3. Виды прикладного программного обеспечения

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.

Пакеты прикладных программ (ППП) - это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией [6].

В зависимости от характера решаемых задач различают следующие разновидности ППП:

- пакеты для решения типовых инженерных, планово-экономических, общенаучных задач;

- пакеты системных программ;

- пакеты для обеспечения систем автоматизированного проектирования и систем автоматизации научных исследований;

 

 

 

 

 

- пакеты педагогических программных средств и другие.

Чтобы пользователь мог применить ППП для решения конкретной задачи, пакет должен обладать средствами настройки (иногда путём введения некоторых дополнений).

Каждый ППП обладает обычно рядом возможностей по методам обработки данных и формам их представления, полноте диагностики, что дает возможность пользователю выбрать подходящий для конкретных условий вариант. ППП обеспечивают значительное снижение требований к уровню профессиональной подготовки пользователей в области программирования, вплоть до возможности эксплуатации пакета без программиста. Часто пакеты прикладных программ располагают базами данных для хранения данных и передачи их прикладным программам.

Интегрированные пакеты представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый удобный инструмент. Наиболее развитые из них включают в себя текстовый редактор, органайзер, электронную таблицу, СУБД, средства поддержки электронной почты, программу создания презентационной графики. Результаты, полученные отдельными подпрограммами, могут быть объединены в окончательный документ, содержащий табличный, графический и текстовый материал.

Интегрированные пакеты, как правило, содержат некоторое ядро, обеспечивающее возможность тесного взаимодействия между составляющими. Пример: интегрированный пакет для написания книг, содержащих иллюстрации. Он содержит: текстовый редактор; орфографический корректор на 80000 слов (программу обнаружения орфографических ошибок); программу слияния текстов; программу формирования оглавлений и составления указателей; автоматический поиск и замену слов и фраз; средства телекоммуникации; электронную таблицу; систему управления базами данных; модули графического оформления; графический редактор; возможность печати сотнями разных шрифтов и т.д.

 

4. Базы данных

Деятельность человека постоянно связана с накоплением информации об окружающей среде, ее отбором и хранением при решении различных задач. Информационные системы, основное назначение которых – информационное обеспечение пользователя, т.е. предоставление ему необходимых сведений из определенной предметной области, помогают человеку решать задачи быстрее и качественнее.

Любая информационная система предназначена для решения некоторого класса задач, включает в себя как хранилище данных, так и средства для реализации информационных процедур. Данные, хранящиеся в запоминающих устройствах, структурированные таким образом, чтобы их могли использовать различные программы, получили название баз данных (БД). Средства создания и управления этими данными получили название систем управления базами данных (СУБД).

База данных – множество данных, организованных для быстрого и удобного способа поиска и извлечения [8].

Система управления базами данных – совокупность программ и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и использования баз данных.

В состав СУБД входят:

- управляющие программы, обеспечивающие взаимосвязь с ОС, обработку команд пользователя, очередность их выполнения, контроль завершения операций и пр.;

- обрабатывающие программы, включая трансляторы с языков описания данных, языков запросов и языков программирования, редакторы, отладчики;

 

 

 

- сервисные программы, обеспечивающие удобный для пользователя интерфейс;

- прикладные программы, выполняющие обработку найденных системой данных, вычисления, формирование выходных документов по заданной форме и пр.

Банки данных хранят сведения из самых разных областей человеческой деятельности: это библиотечное и банковское дело, образование и медицина, управление предприятием и государством, право, экология, транспорт, туризм и многое другое. Количество информации, содержащейся в некоторых банках данных, измеряется миллиардами байт. Internet можно рассматривать как гигантский банк данных.