1.1. Классификация программного обеспечения (ПО)

Под программным обеспечением  понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.

К программному обеспечению относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО.

-                   Технология проектирования программ;

-                   Методы тестирования программ;

-                   Методы доказательства правильности программ;

-                   Анализ качества работы программ;

-                   Документирование программ;

-                   Разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.

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.

Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ – от игровых до научных.

Классификация ПО.

Программы,  работающие на компьютере, можно разделить на три категории:

-                     прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ: редактирование текстов, рисование картинок, обработка информационных массивов и т. д.;

-                     системные программы, выполняющие различные вспомогательные функции, например создание копии используемой информации, выдачу справочной информации о компьютера, проверку работоспособности устройств компьютера и т. д.;

-                     Вспомогательное ПО (инструментальные системы и утилиты)

Понятно, что грани между указанными тремя классами программ весьма условны, например, в состав программы системного характера может входить редактор текстов, т. е. программа прикладного характера.

По функциональному признаку различают следующие виды ПО:

·                   Системное;

·                   Общее;

·                   Специальное.

Под системным (базовым) понимается ПО, включающее в себя операционные системы, сетевое ПО, сервисные программы, а также средства разработки программ (трансляторы, редакторы связей, отладчики и пр.).

Основные функции операционных систем (ОС) заключаются в управлении ресурсами (физическими и логическими) и процессами вычислительных систем. Физическими ресурсами являются: оперативная память, процессор, монитор, печатающее устройство, магнитные и оптические диски. К логическим ресурсам можно отнести программы, файлы, события и т.д. под процессом понимается некоторая последовательность действий, предписанная соответствующей программой и используемыми ею данными.

Сетевое ПО предназначено для управления общими ресурсами в распределенных вычислительных системах: сетевыми накопителями на магнитных дисках, принтерами, сканерами, передаваемыми сообщениями и т.д. к сетевому ПО относят ОС, поддерживающие работу ПК в сетевых конфигурациях (сетевые ОС), а также отдельные сетевые программы (пакеты), используемые совместно с обычными, не сетевыми ОС.

Оболочки операционных систем предоставляют пользователю качественно новый интерфейс по сравнению с реализуемым операционной системой. Такие системы существенно упрощают выполнение часто запрашиваемых функций, например, операций с файлами. В целом, программы-оболочки заметно повышают уровень пользовательского интерфейса, наиболее полно удовлетворяя потребностям пользователя.

Программное обеспечение общего назначения используется для решения определенной целевой задачи из проблемной области. Часто такие программы называют приложениями, а программное обеспечение - прикладным. Прикладное ПО может использоваться в промышленном производстве, инженерной практике, научных исследованиях, медицине, управление, делопроизводстве, издательской деятельности, образовании и т.д.

1.2. Базовое ПО

Программное обеспечение, используемое для разработки и поддержки выполнения других программ, а также для предоставления пользователю ПК набора всевозможных общеупотребительных услуг, называется системным (базовым) (system software).

Системные программы абсолютно необходимы для работы, они являются, в сущности, продолжением аппаратного обеспечения компьютера:

операционная система (ОС), без которой вообще невозможно осмысленное взаимодействие пользователя и компьютера. Операционная система нужно для того, чтобы пользователь мог управлять машиной, она определяет общие правила запуска программ, управления данными и доступа к ресурсам компьютера.

ОС загружается при включении компьютера. Она осуществляет диалог с пользователем, управление компьютером, его ресурсами (ОП, местом на дисках и др.), запускает другие программы на выполнение.

Именно операционная система (operating system), ОС, организует выполнение всех других программ и взаимодействие пользователя с компьютером, а также предоставляет как программам, так и пользователю некоторый набор универсальных услуг.

В частности, берет на себя реализацию многих рутинных операций (ввод исходных данных в программу и вывод результатов ее работы), загружает программы в память для выполнения, распределяет между ними аппаратные ресурсы (ресурсом называется то, что подлежит выделению исполняемым программам), процессорное время, оперативную память и периферийные устройства, воспринимает и выполняет команды пользователя.

Таким образом, операционная система выполняет роль необходимой прослойки между компьютером, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.

До недавнего времени практически на каждом ПК была установлена операционная система MS-DOS или один из ее аналогов, например PC DOS фирмы IBM. Любой специалист знает, что операционные системы семейства DOS уже давно морально устарели - они долго продержались на плаву, видимо, лишь благодаря своей исключительной простате и экономичности. Им на смену пришли операционные системы нового поколения:

Windows NT фирмы Microsoft

Windows той же фирмы

OS/2 Warp разаработанная фирмой IBM

Отличительные черты их:

1.                развитый пользовательский интерфейс, т.е. средства и методы взаимодействия с пользователем;

2.                многозадачность - способность обеспечивать выполнение нескольких программ "одновременно";

3.                использование всех возможностей, предоставляемых современными микропроцессорами.

4.                устойчивость в работе и защищенность.

Практически сразу после выпуска операционной системы Windows  стало ясно, что она стала самой массовой ОС для ПК. Windows NT также является типичным представителем сетевых ОС. Сетевая проблематика актуальна, поэтому современные ОС - все без исключения - наделяются теми или иными сетевыми возможностями:

·                     Драйверы.Они расширяют возможности ОС по управлению устройствами ввода-вывода компьютера, оперативной памятью и т.д. С помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся.

Сервисные системы расширяют возможности ОС, предоставляя пользователю, а также выполняемым программам набор дополнительных услуг, или, по крайней мере, облегчая доступ к уже имеющимся услугам. Категорию сервисных систем образуют оболочки, утилиты и другие программные продукты, которые способны изменить облик ОС до неузнаваемости. Они не имеют устоявшегося названия - часто их называют средами, интерфейсными системами или даже операционными системами, хотя, если доходить строго, последними, они ни в коей мере не являются.

·                     Программы-оболочки.Оболочка операционной систем - это такой программный продукт, который облегчает общение пользователя компьютером и предоставляет ему ряд дополнительных возможностей универсального характера. В связи с не развитостью пользовательского интерфейса операционных систем семейства DOS специально для них было разработано множество различных оболочек. Всеобщую любовь пользователей снискала оболочка Norton Commander

1.3. Прикладное ПО и тенденции его развития

Прикладное ПО. Для IBM PC разработаны и используются сотни тысяч различных прикладных программ для различных применений. Наиболее широко применяются программы:

q  подготовки текстов ( документов ) на компьютере – редакторы текстов;

q  подготовки документов типографского качества – издательские системы;

q  обработки табличных данных – табличные процессоры;

q  обработки массивов информации – системы управления базами данных.  

Прикладная программа – это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области.

Например, там, где на компьютер возложена задача контроля за финансовой деятельностью какой-либо фирмы, прикладной будет программа подготовки платежных ведомостей.

                   Прикладные программы могут носить и общий характер, например, обеспечивать составление и печатание документов и т.п.

                    Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Наиболее часто используемые типы прикладных программ.

Графические редакторы позволяют создавать и редактировать картинки на экране компьютера. Как правило, пользователю предоставляются возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создания надписей различными шрифтами и т.д. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров, а так же выводить полученные картинки в таком виде, чтобы они быть включены в документ, подготовленный с помощью текстового редактора или издательской системы.

Системы деловой и научной графики позволяют наглядно представлять на экране различные данные и зависимости. Системы деловой графики дают возможность выводить на экран различные виды графиков и диаграмм ( гистограммы, круговые и секторные диаграммы и т.д. )

Системы управления базами данных ( СУБД ) позволяют управлять большими информационными массивами – базами данных. Наиболее простые системы этого вида позволяют обрабатывать на компьютере один массив информации, например персональную картотеку. Они обеспечивают ввод, поиск, сортировку записи, составление отчетов и т.д. С такими СУБД легко могут работать пользователи даже не высокой квалификации, так  как все действия в них осуществляются с помощью меню и других диалоговых средств.

Табличные процессоры обеспечивают работу с большими таблицами чисел. При работе с табличным процессором на экран выводится прямоугольная таблица, в клетках которой могут находится числа, пояснительные тексты формулы для расчета значения в клетки по имеющимся данным. Все распространенные табличные процессоры позволяют перевычислять значения элементов таблиц по заданным формулам, строить по данным в таблице различные графики и т.д. Многие из них предоставляют и дополнительные возможности. Некоторые из них расширяют возможности по обработке данных – трехмерные таблицы, создание собственных входных и выходных форм, макрокоманд, связь с базами данных и т.д. Но большинство дополнений носят декоративный характер – включение звуковых эффектов, создание слайд-шоу, здесь фантазия разработчиков неисчерпаема.

Системы автоматизированного проектирования ( САПР ) позволяют осуществлять черчение и конструирование различных механизмов с помощью компьютера.

q     Интегрированные системы – сочетают в себе возможности системы управления базами данных, табличного процессора, текстового редактора, системы деловой графики, а иногда и другие возможности.

q     Бухгалтерские программы – предназначены для ведения бухгалтерского учета, подготовки финансовой отчетности и финансового анализа деятельности предприятий. Из-за не совместимости отечественного бухгалтерского учета с зарубежным в нашей стране используются почти исключительно отечественные бухгалтерские программы. Некоторые из них предназначены для автоматизации отдельных участков бухгалтерского учета -  начисление заработной платы, учета товаров, материалов на складах и т.д. 

Программы-оболочки. Весьма популярный класс системных программ  составляют программы-оболочки. Они обеспечивают более удобный и наглядный способ общения с компьютером, чем с помощью командной строки DOS.Многие пользователи настолько привыкли к удобствам, предоставляемым своей любимой программой-оболочкой, что чувствуют себя без нее «не в своей тарелке». Наиболее популярными программами-оболочками являются Norton Commander, Xtree Pro Gold, PC Shell из комплекта PC Tools. В состав операционной системы MS DOS, начиная с версии 4.0, также входит собственная программа-оболочка Shell (впрочем, не очень популярная).

Операционные оболочки, в отличие от обычных программ-оболочек, не только дают пользователю более наглядные средства для выполнения часто используемых действий, но и предоставляют новые возможности для запускаемых программ. Чаще всего это:

·                   графический интерфейс, т.е. набор средств для вывода изображений на экран и манипулирования ими, построения меню, окон на экране и т.д.;

·                   мультипрограммирование, т.е.  возможность одновременного выполнения нескольких программ ;

·                   расширенные средства для обмена информацией между программами.

Операционные оболочки упрощают создание графических программ, предоставляя для этого большое количество удобных средств, и расширяют возможности компьютера. Но платой за это являются повышенные требования к ресурсам. Так, для эффективной работы c Microsoft Windows необходим компьютер АТ/386, имеющий 4 Мбайта оперативной памяти. Наиболее популярной программой-надстройкой является Microsoft Windows, иногда используется Desq View и значительно реже – другие оболочки (GEM, Geo Works и др.).

                 Вспомогательные программы (утилиты)

         К системным программам можно также отнести большое количество так называемых утилит,  т.е. программ вспомогательного назначения. Ниже мы кратко опишем некоторые разновидности этих программ. Часто утилиты объединяются в комплексы, наиболее популярны комплексы Norton Utilities, PC Tools Deluxe и Mace Utilities.

         Программы - упаковщики позволяют за счет применения специальных методов «упаковки» информации сжимать информацию на дисках, т.е. создавать копии файлов меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл.  Применение программ – упаковщиков очень полезно при создании архива файлов, так как в большинстве случаев значительно удобнее хранить на дискетах,  предварительно сжатые  программами – упаковщиками . Следует заметить , что различные  упаковщики не совместимы друг с другом – архивный файл , созданный одним упаковщиком , чаще всего нельзя прочесть другим.

Программы для создания резервных копий информации на дисках позволяют быстро скопировать информацию, имеющуюся на жестком диске компьютера, на дискеты или кассеты стримера.

Антивирусные программы предназначены для предотвращения заражения компьютерным вирусом и ликвидации последствий заражения вирусом.

Программы для диагностики компьютера позволяют проверить конфигурацию компьютера ( количество памяти, ее использование, типы дисков и так далее ), а также проверить работоспособность устройств компьютера ( прежде всего жестких дисков).

          Программы динамического сжатия дисков  позволяют увеличить количество информации, хранимой на дисках путем ее динамического сжатия. Эти программы сжимают информацию при записи на диск, а при чтении восстанавливают  в ее исходном виде.

Программы для автономной печати позволяют распечатывать файлы на принтере параллельно с выполнением  другой работы на компьютере.

Системы программирования

 Даже при наличии десятков тысяч программ для IBM PC пользователям может потребоваться что-то такое, чего не делают ( или делают, но не так ) имеющиеся программы. В этих случаях следует использовать системы программирования, т.е. системы для разработки новых программ.

Современные системы программирования для персональных компьютеров обычно предоставляют пользователю весьма мощные и удобные средства для разработки программ. В них входят:

q     компилятор, осуществляющий преобразование программ на языке программирования в программу машинных кодах, или интерпретатор, осуществляющий непосредственное выполнение текста программы на языке программирования высокого уровня;

q     библиотеки программ, содержащие заранее подготовленные программы, которыми могут пользоваться программисты;

q     различные вспомогательные программы, например отладчики, программы для получения перекрестных ссылок и т.д.

Системы программирования, прежде всего, различаются, естественно, по тому, кокой язык программирования они реализуют. Среди программистов пишущих программы для персональных компьютеров, наибольшей популярностью пользуются языки Си, Си++, Паскаль, Бейсик