Тема 4 програмне забезпечення

Поняття програмного забезпечення та його класифікація.

Систем­не програмне забезпечення.

Прикладне програмне забезпечення.

Ін­струментальне програмне забезпечення.

Мережеве програмне забез­печення.

1. Поняття програмного забезпечення та його класифікація

В основу роботи комп'ютерів покладено програмний принцип ке­рування, який полягає у тому, що комп'ютер виконує дії за заздале­гідь заданою програмою. Цей принцип забезпечує універсальність використання комп'ютера: у певний момент часу розв'язується за­дача відповідно до вибраної програми. Після її завершення в пам'ять завантажується інша програма і т. д.

Програма – це запис алгоритму розв'язання задачі у вигляді послідовності команд або операторів мовою, яку розуміє комп'ютер.

Програмне забезпечення (ПЗ) розглядають як сукупність про­грам, даних і відповідної документації, призначеної для вирішення певного кола задач, яка забезпечує використання комп'ютера в ін­тересах кожного її користувача. Отже, програмне забезпечення – це або дані для використання в інших програмах, або алгоритм, реалі­зований у вигляді послідовності інструкцій для процесора.

Теоретичні основи програмного забезпечення комп'ютерів ґрун­туються на теорії скінченних автоматів, і практично були закладені британським математиком Аланом Тюрінгом у 1936 р. Він створив так звану машину Тюрінга, математичну модель абстрактної маши­ни, здатної виконувати послідовно операції, які переводять її з одно­го фіксованого стану в інший, заданий наперед. Головна ідея поляга­ла в математичному доведенні факту, що будь-який, попередньо сформульований стан системи може бути завжди досягнутий шля­хом послідовного виконання скінченного набору елементарних ко­манд (програми).

На відміну від апаратних складових (hardware) комп'ютера, ПЗ є інформацією, яка зберігається на матеріальних носіях у вигляді файлів і може передаватись по каналах зв'язку.

До програмного забезпечення належить також уся сфера діяль­ності, пов'язаної з його проектуванням і розробкою, а саме:

• технологія проектування програм;

• методи тестування програм;

• методи доведення правильності програм;

• аналіз якості роботи програм;

• документування програм;

• розробка й використання програмних засобів, що полегшують процес проектування програмного забезпечення та ін.

Програмне забезпечення – невід'ємна частина комп'ютерної си­стеми; це логічне продовження технічних засобів. Сфера застосуван­ня конкретного комп'ютера визначається створеним для нього ПЗ.

Програмне забезпечення прийнято класифікувати за такими ознаками:

• рівнями взаємодії програм;

• способом розповсюдження (доставки, оплати, обмежень у ви­користанні);

• призначенням.

Класифікація програмного забезпечення за рівнями взаємодії

Програмне й апаратне забезпечення комп'ютера працюють у не­розривному зв'язку та взаємодії, тобто багато програм працюють, базуючись на програмах іншого рівня. Така сукупність засобів і ме­тодів взаємодії між різними програмами системи називається міжпрограмним інтерфейсом. Існує розподіл ПЗ на декілька пов'яза­них між собою рівнів. Вони становлять піраміду, де кожен вищий рівень ґрунтується на програмному забезпеченні попередніх рівнів: прикладний, службовий, системний і базовий рівні.

Базовий рівень

Цей рівень є найнижчим і відповідає за взаємодію з базовими апаратними засобами. Базове ПЗ міститься у складі базового апарат­ного забезпечення і зберігається у спеціальних мікросхемах постій­ного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП), утворюючи базову систему введення-виведення BIOS. Програми і дані записуються у ПЗП на етапі виробництва й не можуть бути змінені у процесі експлуатації.

Системний рівень

Системний рівень є перехідним. Програми цього рівня забезпечу­ють взаємодію інших програм комп'ютера з програмами базового рівня й безпосередньо з апаратним забезпеченням. Від програм цьо­го рівня залежать експлуатаційні показники всієї обчислювальної системи. При під'єднанні до комп'ютера нового обладнання на си­стемному рівні має бути встановлена програма-драйвер для забезпе­чення решти програм взаємозв'язком із цим пристроєм.

Інший клас програм цього рівня відповідає за взаємодію з кори­стувачем. Вони дають змогу вводити дані в обчислювальну систему, керувати її роботою й отримувати результат у зручній формі.

Сукупність ПЗ цього рівня утворює ядро операційної системи комп'ютера, яке виконує функції керування пам'яттю, процесами введення-виведення, файловою системою, здійснює облік використання ресурсів, обробку команд тощо.

Службовий рівень

Програми цього рівня взаємодіють як з програмами базового рів­ня, так і з програмами системного рівня. їх призначення – автома­тизація робіт з перевірки та налаштування комп'ютерної системи, а також покращання функцій системних програм. Деякі службові програми одразу додають до складу операційної системи, доповнюю­чи її ядро, але більшість є зовнішніми і розширюють функції опера­ційної системи.

Програмами цієї категорії є: диспетчери файлів (файлові мене­джери), засоби стиснення даних (архіватори), засоби діагностики, програми інсталяції, засоби комунікації, засоби перегляду та від­творення, засоби комп'ютерної безпеки.

Прикладний рівень

Програмне забезпечення становить комплекс прикладних про­грам, за допомогою яких виконуються конкретні завдання (від ви­робничих до творчих, розважальних та навчальних). Між приклад­ним і системним ПЗ є тісний взаємозв'язок. Він полягає у тому, що універсальність обчислювальної системи, доступність прикладних програм і широта функціональних можливостей комп'ютера безпо­середньо залежать від типу операційної системи, системних засобів, що містяться в її ядрі, та взаємодії комплексу людина – програма – обладнання.

До програм цього рівня належать: текстові редактори, текстові процесори, графічні редактори, растрові та векторні графічні редак­тори, системи управління базами даних (СУБД), електронні таблиці, системи автоматизованого проектування (CAD-системи), настільні видавничі системи, редактори HTML (веб-редактори), браузери (за­соби перегляду веб-документів), системи автоматизованого перекла­ду, інтегровані системи діловодства, бухгалтерські системи, фінан­сові аналітичні системи, експертні системи, геоінформаційні систе­ми (ГІС), системи відеомонтажу, інструментальні системи програму­вання тощо.

Класифікація ПЗ за способом розповсюдження

За способом розповсюдження (доставки, оплати, обмеження у ви­користанні) вирізняють такі групи програмного забезпечення:

1. комерційне (commercial software);

2. безкоштовне (freeware);

3. вільне (free software);

4. відкрите (open source software);

5. умовно безкоштовне (shareware);

6. позаринкові програми (abandonware);

7. пропрієтарне (proprietary software);

8. програмне забезпечення, що містить рекламу (adware).

Розглянемо детальніше кожну з груп.

1. Комерційне програмне забезпечення (commercial software) створює комерційна організація з метою одержання прибутку від його використання іншими, наприклад шляхом продажу екземпля­рів.

Перевагами комерційного ПЗ є:

• технічна підтримка продукту, тобто для продуктів, що роз­повсюджуються на комерційній основі, діють безкоштовні служби підтримки, що мають збільшити рівень довіри у клієнтів і потенцій­них покупців;

• спектр виконуваних завдань. Оскільки основним рушійним фактором створення комерційного ПЗ є отримання прибутку, то ко­мерційні програмні продукти першими заповнюють вільні ніші та пропонують варіанти вирішення завдань одразу, в міру появи вакуу­му в будь-якому секторі ринку;

• програми "на замовлення". Окремий вид комерційних про­грам, коли роботу з їх написання оплачує безпосередньо замовник. Такі програми найчастіше позбавлені всіх переваг комерційних про­дуктів, адже мають обмежений бюджет, але більш адаптовані до ви­мог замовника.

  2. Безкоштовне програмне забезпечення (freeware) – це про­грамне забезпечення, ліцензійна угода якого не потребує виплат правовласнику. Таке програмне забезпечення може безкоштовно по­ширюватися серед всіх бажаючих.

  3. Вільне програмне забезпечення (free software) – програмне забезпечення, щодо якого користувач володіє "чотирма свободами", які сформулював у 1970-ті роки Річард Столман. Ці критерії обумов­люють ті права, які автор вільної програми передає користувачеві. Зокрема, до них належить такі:

     1. програму можна використовувати з будь-якою метою;

     2. можна вивчати, як програма працює, й адаптувати її для своїх цілей. Умовою цього є доступність вихідного тексту програми;

     3. можна поширювати копії програми;

     4. програму можна поліпшувати й публікувати власну поліпше­ну версію для того, щоб принести користь усьому співтовариству.

Щоб ПЗ стало вільним, його правовласники мають дати користу­вачу всі чотири перераховані вище свободи дій. Це досягається шля­хом випуску вихідного коду програмного забезпечення під однією з особливих ліцензій, що називаються "вільними ліцензіями". При цьому автор програми зберігає свої авторські права.

В українській мові є різні слова для позначення безкоштовного й вільного ПЗ. Отже, мовної проблеми розрізнення безкоштовних та вільних програм немає. Однак багато текстів на тему програмного за­безпечення складаються англійською, у якій слова "вільний" і "без­коштовний" перекладаються однаково, як "free". Це створює плута­нину в іменуванні цих видів ПЗ. У процесі розв'язання такої пробле­ми для іменування безкоштовного ПЗ з'явився термін freeware, а для іменування вільного й відкритого – FOSS (free and open source software). Однак фонд вільного ПЗ рекомендує іменувати вільне про­грамне забезпечення як free software.

2. Відкрите програмне забезпечення (open source software), тобто ПЗ із "відкритим" вихідним кодом. Вихідний код створюва­них програм загальнодоступний для перегляду та зміни. Це дає змо­гу всім бажаючим використовувати його для своїх потреб і, можли­во, допомогти в розробці відкритої програми.

"Відкрита" ліцензія не потребує, щоб ПЗ завжди надавалося без­коштовно. Переважна більшість відкритих програм є одночасно "вільними", і навпаки, оскільки визначення відкритого й вільного ПЗ близькі, а більшість ліцензій відповідають обом типам.

Відмінність між відкритим і вільним ПЗ полягає у пріоритетах. Прихильники відкритого ПЗ наголошують на ефективності відкри­тих вихідних кодів як методу розробки. Прихильники вільного вра­ховують ідеологічні міркування і вважають, що саме права на по­ширення, модифікацію й вивчення програм є головними його пере­вагами.

2. Умовно безкоштовні програми (shareware) – це програми, які вільно поширюються з метою ознайомлення. Якщо користувачу програма подобається, то він може оплатити вартість реєстрації (як правило, вона невисока) і одержати пароль або "ключ", введення якого перетворює пробну програму в повнофункціональну. Зареє­стровані користувачі також одержують право на безкоштовну під­тримку й консультації від власників.

Основний спосіб поширення shareware-програм – каталоги про­грамного забезпечення або реклама в пошукових системах. Прикла­дами таких програм є: система оптичного розпізнавання тексту ABBYY Fine Reader, емулятор CD та DVD Alcohol 120 %, перекладач PROMT Pro та ін.

2. Позаринкові програми (abandonwarе). Як правило, це колиш­ні комерційні програми, які унаслідок низки причин перестають по­стачати на ринок.

ПЗ, яке більше не виставляє на продаж компанія-виробник і від якого виробник більше не отримує доходів, поширюється власником авторських прав на безоплатній основі, але із зобов'язанням заборо­ни продавати й навіть без права подальшого безкоштовного тиражу­вання.

2. Пропрієтарне програмне забезпечення (proprietary) розпо­всюджується з умовами, за якими забороняється його вільне подаль­ше поширення, копіювання, модифікація, використання одержува­чем у власному ПЗ, вивчення, декомпіляція, або які потребують для таких дій спеціальної окремої угоди з постачальником чи виробни­ком ПЗ.

Запобігання використанню, копіюванню чи модифікації можуть бути досягнуті правовими або технічними засобами. Останні містять обмеження доступу до вихідного коду; правові – комерційну таєм­ницю, копірайт і патенти.

Нині більшість ПЗ для масового застосування є пропрієтарним (наприклад, практично все ПЗ фірми Microsoft, у тому числі опера­ційна система Windows та офісний пакет Microsoft Office).

Не слід плутати пропрієтарне ПЗ з комерційним або платним – це зовсім різні поняття. Наприклад, інтернет-браузер Microsoft Internet Explorer є безкоштовним, але при цьому пропрієтарним, а операційна система RedHat Linux – комерційною та платною, але не пропрієтарною.

2. ПЗ, що містить рекламу (adware), – вид ПЗ без обмежень функціональності, але із примусовим показом реклами, що може завантажуватися через Інтернет без відома користувача. Вмикаєть­ся модуль фонового завантаження реклами, який містить небезпе­ку несанкціонованого дистанційного контролю комп'ютера. Антивірусні програми часто класифікують цей механізм як "троянського коня".

Прикладом такої програми може бути "рідний" клієнт ICQ (на відміну, наприклад, від клієнтів QIP, Miranda IM).

Класифікація програмного забезпечення за призначенням

За призначенням ПЗ поділяється на:

1. системне (загальне, або базове) ПЗ. Це сукупність програм для забезпечення ефективної роботи комп'ютера та комп'ютерних мереж;

2. прикладне. Це комплекс програм для вирішення задач певно­го класу конкретної предметної сфери;

3. інструментальне, призначене для використання під час про­ектування, розробки й супроводу програм.

Варто зауважити, що стрімкий розвиток і збільшення сфер засто­сування обчислювальної техніки прискорили процес еволюції про­грамного забезпечення, що приводить до зміни його класифікації.