5.4 Программное обеспечение компьютера

Назначение программного обеспечения ЭВМ

Современный компьютер представляет собой двуединую систему, состоящую из аппаратной части (технические устройства — hardware) и информационной части (программного обеспечения (ПО) — software).

Доступность компьютера обеспечивается наличием богатого программного обеспечения. Программное обеспечение — это совокупность программ, хранящихся на устройствах долговременной памяти компьютера и предназначенных для массового использования. И если пользователю требуется выполнить какую-то работу на компьютере, то он должен выбрать подходящую для этих целей программу из ПО и инициализировать ее выполнение.

Программное обеспечение — это не только собственно программы, но и данные, с которыми работают эти программы. Данные и программы хранятся на дисках в отдельных файлах. Часто объем данных во много раз превышает размеры программ. Например, нередко размер баз данных, графической информации, мультимедийных продуктов много больше, чем размер программ, позволяющих работать с ними. Знания компьютера — это данные (декларативная информация) и программы (процедурная информация) в его памяти. Учитывая все вышесказанное, можно сделать вывод, что более адекватным аналогом термина software является термин «информационное обеспечение компьютера».

Для компьютеров, работающих в составе компьютерных сетей, представление о программном (информационном) обеспечении выходит за границы дискового пространства ПК. Для таких ПК оказываются доступными информационные ресурсы компьютеров-серверов. С подключением компьютера к сети Интернет эти ресурсы становятся практически неограниченными.

В настоящее время существует большое разнообразие классификаций ПО. Согласно наиболее распространенной в настоящее время все программы делятся на системные, прикладные и системы программирования (рис. 40). Между программами, относящимися к этим трем группам, есть достаточно четкое различие по их назначению.

Основные функции операционной системы

Системное ПО предназначено, прежде всего, для обслуживания самого компьютера, для управления работой его устройств. Главной частью системного ПО является операционная система (ОС).

• Операционная система (базовое программное обеспечение) — это множество программ, дополняющих функции технического обеспечения и реализующих связь пользователей компьютером с его физическими ресурсами.

ОС — это сложная программная система, управляющая работой компьютера. Она организует диалог с пользователем, дает возможность удобного доступа к ресурсам и управляет выполнением всех программ. При включении компьютера происходит загрузка ОС в оперативную память ЭВМ. Точнее говоря, в ОЗУ загружается с магнитного диска ядро ОС, т. е. та часть системы, которая должна постоянно находиться в оперативной памяти, пока работает компьютер. Диск, на котором хранится ОС и с которого происходит ее загрузка, называется системным диском.

Любые операционные системы, независимо от типа, выполняют три основные функции:

– управление устройствами компьютера;

– взаимодействие с пользователем;

– работа с файлами.

ОС MS-DOS поддерживает однозадачный режим работы компьютера, а операционная система Windows поддерживает многозадачный режим. Однозадачный режим работы означает, что в данный момент на компьютере может выполняться только одна программа, запущенная пользователем на исполнение (инициализированная пользователем). И только после того, как выполнение этой программы будет завершено, пользователь может инициализировать другую программу.

Многозадачный режим работы компьютера означает, что пользователь может запустить сразу несколько прикладных программ и работать с ними одновременно. Запущенные программы называются активными задачами, и все они отражаются значками на панели задач Windows. Например, можно одновременно запустить программы «Калькулятор», «Блокнот», «Paint»; на экране появятся окна этих программ. Пользователь, переходя из одного окна в другое, может поочередно работать с этими приложениями. При таких переходах предыдущая программа не закрывается, т. е. не выгружается из оперативной памяти, и в любой момент готова продолжить свою работу, как только пользователь вернется в ее окно.

Нередко встречается такая ситуация, когда одна из запущенных программ требует длительного времени для своей работы. Например, большие математические вычисления или проверка дисков на наличие вирусов. В таком случае эта программа выполняется в фоновом режиме, т. е. ее исполнение не прекращается до полного завершения, а в это же время (на ее фоне) пользователь может выполнять какую-то оперативную работу с другими программами, например, может набирать текст в текстовом редакторе.

В поддержке многозадачного режима работы проявляется одна из сторон управляющей функции операционной системы: управление процессором и оперативной памятью. Для одновременного выполнения нескольких программ операционная система должна разделять между ними время работы процессора, следить за размещением этих программ и данных в памяти так, чтобы они не мешали друг другу (разделять память).

Управление внешними устройствами компьютера — еще одна из сторон первой функции ОС. В состав операционной системы входят специальные программы управления внешними устройствами, которые называются драйверами внешних устройств. Для каждого типа и каждой конкретной модели внешнего устройства существует свой драйвер. Иногда ОС автоматически подбирает подходящий драйвер, иногда об этом приходится заботиться пользователю.

Н аучиться работать на компьютере — это значит, прежде всего, научиться взаимодействовать с операционной системой. Обычно пользователь, привыкший работать в среде какой-то определенной ОС, сталкиваясь с незнакомой ему системой, с непривычной обстановкой на экране, испытывает растерянность. В компьютерной терминологии для обозначения способа, взаимодействия программы с пользователем принят термин пользовательский интерфейс. Очень удобно, когда пользовательский интерфейс унифицирован. Примером такого унифицированного интерфейса является среда диалоговой оболочки Norton Commander (NC). Ее аналоги реализованы в различных операционных системах. Не очень грамотный пользователь может и не знать, с какой ОС он работает, но ориентироваться в интерфейсе NC. Примером другого унифицированного системного интерфейса является «Рабочий стол» Windows. Это объектно-ориентированная графическая среда. С появлением новых версий ОС Windows она может в чем-то совершенствоваться, но основные принципы будут сохраняться для соблюдения преемственности, для удобства пользователя.

Основные пользовательские навыки работы с операционной системой сводятся к следующему:

– уметь находить нужную программу и инициализировать ее выполнение;

– уметь выполнять основные операции с файлами: копировать, переносить, удалять, переименовывать, просматривать содержимое файлов;

– получать справочную информацию о состоянии компьютера, о заполнении дисков, о размерах и типах файлов.

Общение операционной системы с пользователем происходит в диалоговом (интерактивном) режиме в форме:

< Приглашение ОС> — <Команда, отдаваемая пользователем>

Такая схема универсальна. Однако в зависимости от используемого интерфейса, как форма приглашения, так и способ передачи команды могут быть разными. Если работа происходит без использования какой-либо удобной диалоговой оболочки, то общение пользователя с ОС производится через командную строку. Такое возможно, например, при работе с MS-DOS. На экране в командной строке появляется символьный курсор, указывающий на то, что система готова к приему команды. Обычно в командной строке еще указывается текущий диск и текущий каталог, с которым может работать ОС. Такое состояние командной строки пользователь должен воспринимать как приглашение системы к вводу команды. Далее пользователь через клавиатуру вводит нужную команду. При этом он должен точно соблюдать синтаксис команды, иначе она не будет воспринята. Например:

С:\> сору filel.txt A:\file2.txt

Перед значком «>» стоит информация, выводимая с приглашением ОС, которая указывает на текущий диск (С) и текущий каталог (корневой). После значка «>» записана команда, которую ввел пользователь. Ее смысл: скопировать файл с именем filel.txt с текущего диска и каталога в корневой каталог диска А под новым именем file2.txt.

Совокупность команд, которые понимает операционная система, составляет язык команд ОС. В таком режиме общения — режиме командной строки, пользователь должен знать язык команд со всеми подробностями его синтаксиса. Сейчас весьма редко работают на ПК в режиме командной строки. Основным средством общения являются диалоговые оболочки. Но, независимо от того, используется диалоговая оболочка или нет, у любой ОС существует свой язык команд.

Работая с диалоговой оболочкой, пользователь также формирует команды ОС, только при этом он использует вспомогательные средства, упрощающие его работу. При работе с оболочками признаком приглашения ОС является появление на экране среды (интерфейса) оболочки: панелей NC или Рабочего стола Windows. Пользователь отдает команды путем выбора из представленных на экране меню нажатием функциональных клавиш или каких-либо групп клавиш. Использование оболочек освобождает пользователя от необходимости знать подробности синтаксиса языка команд ОС. Однако пользователь должен понимать, какие именно команды он может отдать и как это сделать. Интерфейс современных оболочек ОС достаточно дружественен к пользователю. В нем применяются многочисленные формы подсказок и пояснений.

Третья функция операционной системы — работа с файлами. Эта работа осуществляется с помощью раздела ОС, который называется файловой системой. При работе с MS-DOS имя файла может содержать не более 8 символов — латинских букв и цифр; для Windows имя файла может быть более длинным (до 255 символов) и допускает использование русских букв.

Все файлы в компьютере, как и информация, делятся на два типа: программные (их еще называют исполняемыми файлами) и файлы данных. Память жесткого диска (винчестера) может делится на части (логические диски), каждой из которых присваивается свое имя (С:, D: и т. д.), т. е. в этом случае различают понятия физического и логического дисков. Если же компьютер обладает только накопителями для дискет, то можно просто говорить о дисках А: или В:, не употребляя эпитеты «логический» или «физический».

Понятие «дерева» каталогов характерно для операционных систем, работающих с иерархическими файловыми структурами (MS-DOS и Windows). Иерархические структуры — это один из распространенных способов организации данных (наряду с сетевым и табличным). Наглядное представление о файловой структуре дает дерево — графическое отображение иерархии каталогов (папок) на диске. Единственный путь перехода из одного подкаталога в другой, это возврат (движение вверх по «дереву»), а затем движение вниз по новому направлению. Таким образом, полное имя файла в ОС WINDOWS включает имя диска, путь к файлу на диске и собственно имя и расширение файла.

Прикладное программное обеспечение

• Прикладное программное обеспечение предназначено для расширения возможностей операционной системы при работе со специализированными задачами.

Среди прикладных программ выделяют программы общего и специального назначения и программы профессионального уровня (рис. 41).

Прикладные программы непосредственно удовлетворяют информационные потребности пользователя: поиграть в компьютерную игру; напечатать рассказ; нарисовать рисунок на экране и распечатать его на бумаге; найти в компьютерном словаре перевод английского слова; выполнить вычисления с помощью калькулятора, изображенного на экране; изучить с помощью компьютера правила уличного движения и многое другое.

То, что принято называть современными информационными технологиями, прежде всего, состоит из множества прикладных программ. Примеры некоторых прикладных программ компьютеров с операционной системой Windows — из группы «Стандартные»: «Калькулятор», «Блокнот», «Paint».

Рис. 41 Виды программного обеспечения

Назначение систем программирования

• Системы программирования — это комплекс инструментальных программных средств, предназначенный для работы с программами на одном из языков программирования.

Программное обеспечение любого компьютера должно предоставлять сервисные возможности программистам для разработки их собственных компьютерных программ на одном из языков программирования. Существует множество различных языков программирования (Паскаль, Бейсик, Фортран и др.).

Системы программирования позволяют программисту вводить программы в компьютер, редактировать, отлаживать, тестировать, исполнять программы. В настоящее время разработка любого системного и прикладного программного обеспечения осуществляется с помощью систем программирования, в состав которых входят:

– текстовый редактор (Edit), осуществляющий функции записи и редактирования исходного текста программы;

– загрузчик программ (Load), позволяющий выбрать из внешней памяти в соответствии с обозначенной директорией нужный текстовый файл программы;

– запускатель программ (Run), осуществляющий процесс выполнения программы;

– компилятор (Compile), предназначенный для компиляции или интерпретации исходного текста программы в машинный код с диагностикой синтаксических и некоторых семантических ошибок;

– отладчик (Debug), выполняющий сервисные функции по отладке и тестированию программы;

– диспетчер файлов (File), предоставляющий возможность выполнять операции с файлами: сохранение, поиск, уничтожение и т. п.

Список рекомендуемой литературы

1. Акулов О. А. Информатика: базовый курс. — М.: Омега-Л, 2005. — 552 с.

2. Информатика и информационные: Учебное пособие / Под редакцией Романовой Ю. Д. — М.: Эксмо, 2005. —543 с.

3. Каймин В. А. Информатика: Учебное пособие,  — М.: РИОР, 2005. — 81 с.

4. Курносов А. П., Кулев С. А., Улезько А. В. и др. Информатика. — М.: Колосс, 2005. — 272 с.

5. Лапчик М. П., Семакин И. Г., Хеннер Е. К. Методика преподавания информатики. — М.: АКАДЕМИЯ, 2001. — 622 с.

6. Максимова А. П. Информатика. — Минск: ТетраСистем, 2005. — 122 с.

7. Соболь Б. В. и др. Информатика. — Ростов на Дону: Феникс, 2005. — 446 с.

8. Стариченко Б. Е. Теоретические основы информатики: Учебное пособие. — М.: Горячая линия — Телеком, 2003. — 310 с.

9. Степанов А. Н. Информатика: Учебник для вузов. — СПб.: Питер, 2005. — 683 с.

ЛР № 020418 от 08 октября 1997 г.

Подписано к печати 14.09.2005 г. Формат 60×84. 1/16

Объем 5,125 п. л. Тираж 100 экз. Заказ 112