Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
рограммное обеспечение 9 из 9
ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ И ИХ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.
Возможности компьютера как технической системы обработки данных связаны с используемым программным обеспечением (программами).
Программа – упорядоченная последовательность команд (инструкций) компьютера для решения задач.
Программное обеспечение – совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов.
Программы предназначены для машинной реализации задач. Термины задача и приложение имеют очень широкое употребление в контексте информатики и программного обеспечения.
Приложение – программная реализация на компьютере решения задачи.
Классы программных продуктов.
Программные продукты можно классифицировать по нескольким признакам. Рассмотрим классификацию, в которой основополагающим признаком является область использования программных продуктов:
Системное программное обеспечение направлено на решение следующих задач:
Программные продукты данного класса носят общий характер применения, независимо от специфики предметной области. К ним предъявляются высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования. Системные программы необходимы для обеспечения нормальной работы компьютера, его обслуживания и настройки
Системное программное обеспечение.
Рассмотрим структуру системного программного обеспечения.
Операционная система – совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.
Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.
Основная функция всех операционных систем – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:
Операционная система образует автономную среду, не связанную ни с одним из языков программирования и выполняет следующие функции:
Обычно ОС хранится на жестком диске. Все операционные системы обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых операционных систем в специальной (системной) области диска создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска.
Базовая система ввода-вывода (BIOS – Basic Input/Output System) – выполненная на базе специальной микросхемы, содержит набор программ ввода-вывода, благодаря которым операционная система и прикладные программы могут работать с устройствами компьютера на физическом уровне. В набор программ BIOS входят программа тестирования компьютера и его устройств, которая запускается при включении компьютера, и программа setup, которая позволяет изменять параметры, определяющие конфигурацию компьютерной системы.
В основе любой операционной системы лежит принцип организации работы внешнего устройства хранения информации. Несмотря на то, что внешняя память может быть технически реализована на разных материальных носителях, их объединяет принятый в операционной системе принцип организации хранения логически связанных наборов информации в виде так называемых файлов.
Файл - логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которой во внешней памяти выделяется именованная область.
Файл – это последовательность произвольного числа байтов, обладающая уникальным собственным именем.
Файл служит учетной единицей информации в операционной системе. Любые действия с информацией в ОС осуществляются над файлами: запись на диск, вывод на экран, ввод с клавиатуры, печать и пр.
На диске файл не требует для своего размещения непрерывного пространства, обычно он занимает свободные кластеры в разных частях диска. Сведения о номерах этих кластеров хранятся в специальной FAT-таблице, которую рассмотрим позже. Кластер является минимальной единицей пространства диска, которое моет быть отведено файлу. Самый маленький файл занимает 1 кластер, большие файлы – несколько десятков кластеров.
Для характеристики файла используются следующие параметры:
К файлу можно обращаться с помощью имени, полного имени, спецификации. Для того чтобы воспользоваться одним из этих вариантов, надо знать ряд правил и соглашений, позволяющих унифицировать в операционной системе процедуру обращения к файлу.
Имя файла всегда уникально и образуется (для MS DOS) не более чем из восьми символов, причем используются только буквы латинского алфавита.
По имени к файлу обращаются редко, обычно только в тех прикладных программах, когда это специально предусмотрено. Обычно к файлу обращаются с помощью полного имени. Полное имя файла более подробно характеризует файла и образуется из имени файла и типа (расширения), разделенных точкой. Тип файла служит для характеристики хранящейся в файле информации и образуется не более чем из трех символов, причем используются только буквы латинского алфавита. В полном имени недопустимы пробелы между именем и типом. При образовании типа, так же как и имени, нельзя использовать русские буквы и символы.*?:;,<>= пробел.
Понятие о файловой структуре.
Требование уникальности имени файла очевидно – без этого невозможно гарантировать однозначность доступа к данным. В средствах вычислительной техники требование уникальности имени обеспечивается автоматически – создать файл с именем, тождественным уже имеющемуся, не может ни пользователь, ни автоматика.
Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая в данном случае называется файловой структурой. В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы. Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ “\” (обратная косая черта).
Уникальность имени файла обеспечивается тем, что полным именем файла считается собственное имя файла вместе с путем доступа к нему.
Пример записи полного имени файла:
<имя носителя>\<имя каталога-1>\…\<имя каталога-N>\<собственное имя файла>
Пример:
С:\ИНСТИТУТ\РЕКТОРАТ\список сотрудников
С:\ИНСТИТУТ\КАФЕДРЫ\список сотрудников
Все современные дисковые системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы – табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой является номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системе области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах). Поскольку нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами операционной системы.
Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Размер сектора равен 512 байт. Поскольку размер FAT–таблицы ограничен то для дисков, размер которых превышает 32 Мбайт, обеспечить адресацию к каждому отдельному сектору не представляется возможным. В связи с этим группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от ёмкости диска.
Операционные системы MSDOS, OS/2, Windows 95 и Windows NT реализуют 16-разрядные поля в таблицах размещения файлов. Такая файловая система называется FAT16. Она позволяет разместить в FAT-таблицах не более 65536 записей (2 в 16) о местоположении единиц хранения данных и, соответственно, для дисков объёмом от 1 до 2 Гбайт длина кластера составляет 32 Кбайт (64 сектора). Это не вполне рациональный расход рабочего пространства, поскольку любой файл (даже очень маленький) полностью оккупирует весь кластер, которому соответствует только одна адресная запись в таблице размещения файлов. Даже если файл достаточно велик и располагается в нескольких кластерах, все равно в его конце образуется некий остаток, нерационально расходующий целый кластер.
Для современных жестких дисков потери, связанные с неэффективностью файловой системы, весьма значительны и могут составлять от 25% до 40% полной ёмкости диска, в зависимости от среднего размера хранящихся файлов. С дисками же размером более» Гбайт файловая система FAT16 вообще работать не может.
В настоящее время операционные системы Windows 98,NT,2000 обеспечивают более совершенную организацию файловой системы – FAT32 с 32-разрядными полями в таблице размещения файлов. Для дисков размером до 8 Гбайт эта система обеспечивает размер кластера 4 Кбайт (8 секторов).
Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре, пользователю они представляются в виде иерархической структуры, а все необходимые преобразования берет на себя операционная система. К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы:
Операционная оболочка- ПРОГРАММЫ-ОБОЛОЧКИ - ПРОГРАММЫ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЮ УДОБНЫХ УСЛОВИЙ РАБОТЫ. Примеры: Norton Commander, DOS-Navigator, WINDOWS 3.1. Появление подобных программ связано с тем, что операционные системы старого образца (например, MS-DOS) несмотря на простоту и надежность не были снабжены средствами, создающими пользователю удобную среду для работы. В таких операционных системах общение человека с машиной производилось (и производится) при помощи команд, которые надо набирать с клавиатуры. Например, в операционной системе MS-DOS для того, чтобы скопировать файл text.txt из каталога C:\ABCDE в каталог A:\DOC необходимо набрать с клавиатуры следующую команду:
copy C:\ABCDE\text.txt A:\DOC
Очевидно, такой способ общения (интерфейс) ненагляден, требует знания наизусть стандартного набора команд данной операционной системы, правил работы с ними и неудобен - требует набора текста с клавиатуры, причем безошибочного. Программы-оболочки выполняют роль надстроек над такими операционными системами, давая пользователю возможность выполнять те же самые операции быстрее и нагляднее. В современных операционных системах (WINDOWS'95) предусматриваются свои средства, обеспечивающие удобство работы пользователям, и дополнительные программы-оболочки если и используются при работе, то в силу привычки к старым, проверенным и любимым программам.
Сетевая операционная система- СЕТЕВЫЕ СИСТЕМЫ - ПРОГРАММЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ РАБОТУ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ. Примеры: Novell Netware, LANtastic. Для одноранговых (децентрализованных) сетей сетевые системы включают в состав операционных систем. Примеры: WINDOWS NT, WINDOWS'95 (с оговорками). К этому же классу программ можно отнести интернетовские броузеры. Примеры: Netscape Navigator, MS Internet Explorer.
СЕРВИСНЫЕ ПРОГРАММЫ (УТИЛИТЫ) ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ- ПРОВЕРКИ ИСПРАВНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ, АРХИВАЦИИ ФАЙЛОВ, БОРЬБЫ С ВИРУСАМИ, ФОРМАТИРОВАНИЯ ДИСКОВ ( ПОДГОТОВКИ НОВЫХ ДИСКОВ К РАБОТЕ ПУТЕМ РАЗМЕТКИ НА НИХ ДОРОЖЕК И СЕКТОРОВ) И Т.Д.
2 ) Пакеты прикладных программ – служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей.
Пакет прикладных программ – комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.
Инструментарий технологии программирования обеспечивает процесс разработки программ и включает специализированные программные продукты, которые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования, отладки и тестирования создаваемых программ.
Классификация прикладного программного обеспечения
1. Текстовые редакторы. Основные функции - это ввод и редактирование текстовых данных. Для операций ввода, вывода и хранения данных текстовые редакторы используют системное программное обеспечение. С этого класса прикладных программ начинают знакомство с программным обеспечением и на нем приобретают первые привычки работы с компьютером.
2. Текстовые процессоры. Разрешают форматировать, то есть оформлять текст. Основными средствами текстовых процессоров являются средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, составляющих готовый документ, а также средства автоматизации процессов редактирования и форматирования. Современный стиль работы с документами имеет два подхода: работа с бумажными документами и работа с электронными документами. Приемы и методы форматирования таких документов различаются между собой, но текстовые процессоры способны эффективно обрабатывать оба вида документов.
3. Графические редакторы. Широкий класс программ, предназначенных для создания и обработки графических изображений. Различают три категории:
• растровые редакторы;
• векторные редакторы;
• 3-D редакторы (трехмерная графика).
В растровых редакторах графический объект представлен в виде комбинации точек (растров), которые имеют свою яркость и цвет. Такой подход эффективный, когда графическое изображение имеет много цветов и информация про цвет элементов намного важнее, чем информация про их форму. Это характерно для фотографических и полиграфических изображений. Применяют для обработки изображений, создания фотоэффектов и художественных композиций.
Векторные редакторы отличаются способом представления данных изображения. Объектом является не точка, а линия. Каждая линия рассматривается, как математическая кривая ІІІ порядка и представлена формулой. Такое представление компактнее, чем растровое, данные занимают меньше места, но построение объекта сопровождается пересчетом параметров кривой в координаты экранного изображения, и соответственно, требует более мощных вычислительных систем. Широко применяются в рекламе, оформлении обложек полиграфических изданий.
Редакторы трехмерной графики используют для создания объемных композиций. Имеют две особенности: разрешают руководить свойствами поверхности в зависимости от свойств освещения, а также разрешают создавать объемную анимацию.
4. Системы управления базами данных (СУБД). Базой данных называют большие массивы данных, организованные в табличные структуры. Основные функции СУБД:
• создание пустой структуры базы данных;
• наличие средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы;
• возможность доступа к данных, наличие средств поиска и фильтраци.
В связи с распространением сетевых технологий, от современных СУБД требуется возможность работы с отдаленными и распределенными ресурсами, которые находятся на серверах Интернета.
5. Электронные таблицы. Предоставляют комплексные средства для хранения разных типов данных и их обработки. Основной акцент смещен на преобразование данных, предоставлен широкий спектр методов для работы с числовыми данными. Основная особенность электронных таблиц состоит в автоматическом изменении содержимого всех ячеек при изменении отношений, заданных математическими или логическими формулами.
Широкое применение находят в бухгалтерском учете, анализе финансовых и торговых рынков, средствах обработки результатов экспериментов, то есть в автоматизации регулярно повторяемых вычислений больших объемов числовых данных.
6. Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре. Кроме графических работ, разрешают проводить простые расчеты и выбор готовых конструктивных элементов из существующей базы данных.
Особенность CAD-систем состоит в автоматическом обеспечении на всех этапах проектирования технических условий, норм и правил. САПР являются необходимым компонентом для гибких производственных систем (ГВС) и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП).
7. Настольные издательские системы. Автоматизируют процесс верстки полиграфических изданий. Издательские системы отличаются расширенными средствами управления взаимодействия текста с параметрами страницы и графическими объектами, но имеют более слабые возможности по автоматизации ввода и редактирования текста. Их целесообразно применять к документам, которые предварительно обработаны в текстовых процессорах и графических редакторах.
8. Редакторы HTML (Web-редакторы). Особый класс редакторов, объединяющих в себе возможности текстовых и графических редакторов. Предназначены для создания и редактирования Web-страниц Интернета. Программы этого класса можно использовать при подготовке электронных документов и мультимедийних изданий.
9. Браузеры (средства просмотра Web-документов). Программные средства предназначены для просмотра электронных документов, созданных в формате HTML. Восроизводят, кроме текста и графики, музыку, человеческий язык, радиопередачи, видеоконференции и разрешают работать с электронной почтой.
10. Системы автоматизированного перевода. Различают электронные словари и программы перевода языка.
Электронные словари - это средства для перевода отдельных слов в документе. Используются профессиональными переводчиками, которые самостоятельно переводят текст.
Программы автоматического перевода используют текст на одном языке и выдают текст на другом, то есть автоматизируют перевод. При автоматизированном переводе невозможно получить качественный исходный текст, поскольку все сводится к переводу отдельных лексических единиц. Но, для технического текста, этот барьер снижен.
Программы автоматического перевода целесообразно использовать:
• при абсолютном незнании иностранного языка;
• при необходимости быстрого ознакомления с документом;
• для перевода на иностранный язык;
• для создания черновика, который потом будет подправлен полноценным переводом.
11. Интегрированные системы делопроизводства. Средства для автоматизации рабочего места руководителя. В частности, это функции создания, редактирования и форматирования документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборота предприятия, координация работы подразделов, оптимизация административно-хозяйственной деятельности и поставка оперативной и справочной информации.
12. Бухгалтерские системы. Имеют функции текстовых, табличных редакторов и СУБД. Предназначены для автоматизации подготовки начальных бухгалтерских документов предприятия и их учета, регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, приемлемой для налоговых органов, внебюджетных фондов и органов статистического учета.
13. Финансовые аналитические системы. Используют в банковских и биржевых структурах. Разрешают контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, торговых рынках и рынках сырья, выполнять анализ текущих событий, готовить отчеты.
14. Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний и выдачи результатов, при запросе пользователя. Такие системы используются, когда для принятия решения нужны широкие специальные знания. Используются в медицине, фармакологии, химии, юриспруденции. С использованием экспертных систем связана область науки, которая носит название инженерии знаний.
Инженеры знаний - это специалисты, являющиеся промежуточным звеном между разработчиками экспертных систем (программистами) и ведущими специалистами в конкретных областях науки и техники (экспертами).
15. Геоинформационные системы (ГИС). Предназначены для автоматизации картографических и геодезических работ на основе информации, полученной топографическим или аэрографическими методами.
16. Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов, монтажа, создания видеоэффектов, исправления дефектов, добавления звука, титров и субтитров. Отдельные категории представляют учебные, справочные и развлекательные системы и программы. Характерной особенностью являются повышенные требования к мультимедийной составляющей.
Инструментарий технологии программирования – совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов.
17. Инструментальные языки и системы программирования. Эти средства служат для разработки новых программ. Компьютер "понимает" и может выполнять программы в машинном коде. Каждая команда при этом имеет вид последовательности нулей и единиц. Писать программы на машинном языке крайне неудобно. Поэтому программы разрабатываются на языке, понятном человеку (инструментальный язык или алгоритмический язык программирования), после чего, специальной программой, которая называется транслятором, текст программы переводится (транслируется) на машинный код.
Трансляторы бывают двух типов:
Интерпретатор читает один оператор программы, анализирует его и сразу выполняет, после чего переходит к обработке следующего оператора.
Компилятор сначала читает, анализирует и переводит на машинный код всю программу и только после завершения всей трансляции эта программа выполняется.
Инструментальные языки делятся на языки низкого уровня (близкие к машинному языку) и языки высокого уровня (близкие к человеческим языкам). К языкам низкого уровня принадлежат ассемблеры, а высокого - Pascal, Basic, C/C++, языки баз данных и т.д. В систему программирования, кроме транслятора, входит текстовый редактор, компоновщик, библиотека стандартных программ, отладчик, визуальные средства автоматизации программирования. Примерами таких систем являются Delphi, Visual Basic, Visual C++, Visual FoxPro и др.