МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

Івано-Франківський національний технічний

університет нафти і газу

Кафедра програмного забезпечення автоматизованих систем

В.М. Юрчишин, Л. М. Гобир

ОСНОВИ ПРОГРАМНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРОТОРНИХ РОБІТ

Івано-Франківськ

2013

В.М. Юрчишин, Л. М. Гобир

ОСНОВИ ПРОГРАМНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ДО ЛАБОРОТОРНИХ РОБІТ

УДК

ББК

I

Рецензент:

Юрчишин В. М. д. т. н, проф., завідувач каф. програмного забезпечення автоматизованих систем ІФНТУНГ

Рекомендовано методичною радою університету

( протокол № 2 від __.__.2013 )

Юрчишин В.М, Гобир Л. М

I 74 Основи програмної інженерії: методичні вказівки до лабораторних робіт/Юрчишин В.М, Гобир Л. М. – Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2013. – 93 с.

МВ

Методичні вказівки до лабораторних робіт складено відповідно до робочої навчальної програми дисципліни «Основи програмної інженерії» для підготовки бакалаврів за напрямом 6.050103 - «Програмна інженерія». Методичними вказівками можуть користуватись студенти денної та заочної форм навчання. Даний конспект містить матеріали з MS-DOS, ОС Windows, UML.

УДК

ББК

МВ

© Юрчишин В.М, © Сторож Я.Б,

Гобир Л. М.

© ІФНТУНГ, 2013

Завідувач кафедри програмного

забезпечення автоматизованих систем В.М.Юрчишин

Член експертно-рецензійної

комісії університету М.Й. Федорів

Нормоконтролер Г. Я Онуфрик

Інженер I категорії Л. З. Костюк

УДК

ББК

I

Рецензент: Юрчишин В. М. д. т. н, проф., завідувач каф. програмного забезпечення автоматизованих систем ІФНТУНГ

Рекомендовано методичною радою університету

( протокол № від )

Юрчишин В.М, Гобир Л. М

I 74 Основи програмної інженерії: методичні вказівки до лабораторних робіт/Юрчишин В.М, Гобир Л. М.– Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2013.– 93 с.

МВ 2013

Методичні вказівки до лабораторних робіт складено відповідно до робочої навчальної програми дисципліни « Основи програмної інженерії » для підготовки бакалаврів за напрямом 6.050103 - «Програмна інженерія». Методичними вказівками можуть користуватись студенти денної та заочної форм навчання. Дані методичні вказівки містять матеріали з MS-DOS, ОС Windows, UML.

УДК

ББК

МВ 2013

© Юрчишин В.М, Гобир Л. М.

© ІФНТУНГ, 2013

Зміст

Вступ……………………………………………………………6

1.Лабораторна робота №1.Ознайомлення з структурою персонального компютера………………………................8

2.Лабораторна робота №2.Команди операційних систем………………………………………………………….17

3.Лабораторна робота №3 Робота з діалоговими оболонками……………………………………………………20

4.Лабораторна робота №4.Ознайомлення з програми My Computer , Explore………………………………………..28

5.Лабораторна робота №5 Системи числення та операції в позиційних системах числення………………..36

6.Лабораторна робота №6 Архівація та розархівація файлів………………………………………………………….42

7.Лабораторна робота №7 Озгайомлення з антивірусними програмами…………………………………46

8.Лабораторна робота №8.Ознайомлення з системою оброблення тексту за допомогою текстового редактор Word……………………………………………...…48

9.Лабораторна робота №9.Ознайомлення з основними командами меню елктронної табоиці Microsoft Excel ……….58

10. Лабораторна робота №10 Ознайомлення з основними командами меню елктронної табоиці Microsoft Access……….79

ВСТУП

Дане видання призначене для вивчення та практичного освоєння студентами усіх форм навчання основ програмної інженерії.

Відповідно до графіка студенти перед виконанням лабораторної роботи повинні ознайомитися з конспектом лекцій та рекомендованою літературою. Звичайно, в дані методичні вказівки неможливо було внести весь матеріал, необхідний для виконання та захисту лабораторних робіт. Тому тут містяться основні, базові теоретичні відомості,необхідні для виконання лабораторних робіт. При цьому не варто обмежуватись лише наведеним списком.

Для одержання заліку з кожної роботи студент здає викладачу цілком оформлений звіт, а також демонструє на екрані комп’ютера результати виконання лабораторної роботи.

Звіт має містити:

– титульний аркуш (на ньому вказують назву міністерства, назву університету, назву кафедри, номер, вид i тему роботи, виконавця та особу, що приймає звіт, рік);

– тему та мету роботи;

– завдання до роботи;

– лаконічний опис теоретичних відомостей;

– результати виконання лабораторної роботи;

– змістовний аналіз отриманих результатів та висновки.

Під час співбесіди при захисті лабораторної роботи студент повинний виявити знання про мету роботи, по теоретичному матеріалу,про методи виконання кожного етапу роботи, по змісту основних розділів оформленого звіту з демонстрацією результатів на конкретних прикладах. Студент повинний вміти правильно аналізувати отримані результати. Для самоперевірки при підготовці до виконання і захисту роботи студент повинен відповісти на контрольні запитання, наведені наприкінці опису відповідної роботи.

Лабораторна робота №1 (2 год.)

Тема: Ознайомлення з структурою персонального комп’ютера

Мета: Розібратися з класифікацією, загальними характеристиками, логічною, конструкційною, структурною організацією апаратних засобів ПК.

Теоретичні відомості

В інформатиці поняття «система» найчастіше використовують стосовно набору технічних засобів і програм. Системою називають також апаратну частину комп'ютера. Доповнення поняття «система» словом «інформаційна» відображає мету її створення і функціонування.

Інформаційна система — взаємозв'язана сукупність засобів, методів і персоналу, використовувана для зберігання, оброблення та видачі інформації з метою досягнення конкретного завдання. Сучасне розуміння інформаційної системи (ІС) пе­редбачає використання комп'ютера як основного технічного засобу оброблення інформації. Комп'ютери, оснащені спеціалізованими програмними засобами, є технічною базою та інструментом ІС. У роботі ІС, в її технологічному процесі можна виділити такі етапи:

1. Зародження даних — формування первинних повідомлень, що фіксують результати певних операцій, власти­вості об'єктів і суб'єктів управління, параметри процесів, зміст нормативних та юридичних актів тощо.

2. Накопичення і систематизація даних — організація такого їх розміщення, яке забезпечувало б швидкий пошук і відбір потрібних відомостей, методичне оновлення даних, захист їх від спотворень, втрати, деформування цілісності та ін.

3. Обробка даних — процеси, внаслідок яких на підставі раніше накопичених даних формуються нові види даних: узагальнюючі, аналітичні, рекомендаційні, прогнозні. Похідні дані також можуть зазнавати подальшого оброблення, даючи відомості глибшої узагальненості та ін.

4. Відображення даних — подання їх у формі, при­датній для сприйняття людиною. Передусім — це виве­дення на друк, тобто виготовлення документів, зручних для сприйняття людиною. Широко використовують побудову графічних ілюстративних матеріалів (графіків, діа­грам) і формування звукових сигналів.

Повідомлення, що формуються на першому етапі, можуть бути звичайним паперовим документом, повідомленням «у машинному вигляді» або тим й іншим одночасно. В сучасних ІС повідомлення масового характеру здебільшого мають «машинний вигляд». Апаратура, що використо­вується при цьому, має збірну назву «засоби збирання да­них», або «засоби реєстрації первинної інформації». Потреби другого і третього етапів задовольняються в сучасних ІС в основному засобами ОТ. Однак інформацію за деякими видами управлінських і комерційних функцій мо­жуть накопичувати та обробляти дешеві засоби оргтехніки (калькулятори, копіювальні апарати, засоби зв'язку). Засо­би, що забезпечують доступність інформації для людини, тобто засоби відображення даних, є компонентами ОТ. Електронна обчислювальна машина — це пристрій, що виконує операції введення інформації, оброблення її за певною програмою, виведення одержаних результатів у формі, придатній для сприйняття людиною. За кожну з названих операцій відповідають спеціальні блоки електронної обчислювальної машини (ЕОМ): пристрій введення, центральний процесор (ЦП), пристрій виведення. Всі ці блоки складаються з окремих дрібніших пристроїв. Зокрема, в ЦП можуть входити арифметико-логічний пристрій (АЛП), оперативний запам'ятовуючий пристрій (ОЗП) у вигляді регістрів і внутрішньої кеш-пам'яті, керуючий пристрій (КП). Пристрій введення, як правило, теж не є однією конструктивною одиницею. Оскільки види інформації, що вводиться, різноманітні, джерел може бути кілька. Це стосується і пристрою виведення. Арифметика-логічний пристрій — блок ЕОМ, де відбувається перетворення даних за командами програми: арифметичні дії над числами, перетворення кодів, порівняння слів та ін.

Оперативний запам'ятовуючий пристрій («пам'ять») — блок ЕОМ, призначений для розміщення програм, а також тимчасового зберігання деяких вхідних даних і проміжних результатів. ОЗП здатний записувати (зчитувати) елементи програм і даних у довільне місце пам'яті (і довільного місця пам'яті), має високу швидкодію. Довільне місце означає можливість звернутися до заданої адреси (до конкретної ділянки пам'яті) без перегляду попередніх. Запам'ятовуючі пристрої бувають трьох видів:

• двоспрямовані (допускають зчитування і запис даних), до них належить ОЗП;

• напівпостійні, призначені для зберігання інформації, що рідко поновлюється (наприклад, відомості про конфігурацію ЕОМ);

• постійні, що допускають тільки зчитування інформації (ПЗП).

Керуючий пристрій координує роботу всіх агрегатів. У певній послідовності він вибирає з ОЗП команду за командою. Кожна команда декодується; за потреби з указаних в ній комірок ОЗП передаються в АЛП (або навпаки) елементи даних; АЛП настроюється на виконання дії, вказаної командою (в цій дії можуть брати участь також пристрої введення-виведення); дається команда на виконання цієї дії. Цей процес буде продовжуватися доти, доки не виникне одна з наступних ситуацій:

• вичерпано вхідні дані;

• з одного з вхідних пристроїв надійшла команда на припинення роботи;

• вимкнено живлення ЕОМ.

Якість ЕОМ характеризується багатьма показниками. Це — набір інструкцій (команд), які ЕОМ здатна розуміти і виконувати; швидкість роботи (швидкодія) ЦП; кількість пристроїв введення-виведення (периферійних пристроїв), які можна приєднати до неї одночасно; споживання електроенергії та ін. Головним показником є швидкодія — кількість операцій, яку ЦП здатний виконати за одиницю часу. На практиці користувача більше цікавить продуктивність ЕОМ — показник її ефективної швидкодії, тобто здатності не просто швидко функціонувати, а розв'язувати поставлені задачі.

Прагнення розробників і користувачів до підвищення продуктивності ЕОМ спричиняє принципове і конструктивне вдосконалення елементної бази, тобто створення нових, більш швидких, надійних і зручних у роботі процесорів, запам'ятовуючих пристроїв, принтерів і т.д. Проте швидкість роботи елементів неможливо збільшувати безмежно (існують сучасні технологічні обмеження та обмеження, зумовлені фізичними законами). Тому розробники ЕОМ шукають вирішення цієї проблеми вдосконаленням схемних рішень, тобто архітектури ЕОМ. Так з'явилися багатопроцесорні ЕОМ, в яких кілька процесорів працюють одночасно, а це означає, що продуктивність комп'ютера дорівнює сумі продуктивностей процесорів. Такий комп'ютер має багатопроцесорну архітектуру. У потужних комп'ютерах для складних інженерних розрахунків і САПР, а також для виконання робіт, пов'язаних з комп'ютерною графікою, часто встановлюють два або чотири процесори. В надпотужних ЕОМ (такі машини можуть, наприклад, моделювати ядерні реакції зі швидкістю природного процесу, передбачати погоду в глобальному масштабі) кількість процесорів досягає кількох десятків.

Швидкість роботи комп'ютера істотно залежить від швидкодії ОЗП. Тому постійно ведуться пошуки елементів для ОЗП, які потребували б якомога менше часу на операції читання-запису. Але разом із швидкодією різко зростає вартість елементів пам'яті, тому побудова ОЗП потрібної ємності на швидких елементах неприйнятна економічно. Проблема вирішується побудовою багаторівневої пам'яті. ОЗП складається з двох-трьох частин: основна частина великої ємності будується на відносно повільних (більш дешевих) елементах, а додаткова (кеш-пам'ять) складається зі швидкодійних елементів. Дані, до яких АЛП звертається найчастіше, містяться в кеш-пам'яті; більший обсяг оперативної інформації зберігається в основній пам'яті. Розподілом інформації між складовими частинами ОЗП керує спеціальний блок процесора. Ємність ОЗП і кеш-пам'яті належить до найважливіших характеристик ЕОМ.

Раніше роботою пристроїв введення-виведення керував ЦП, що займало в нього чимало часу. Архітектура сучасних ЕОМ передбачає передачу більшості функцій керування периферійними пристроями спеціалізованим процесорам, що розвантажує ЦП і підвищує його продуктивність.

Описаний принцип побудови ЕОМ носить назву архітектури фон Наймана — американського вченого Дж. фон Наймана (1903—1957), який її запропонував. Архітектуру ЕОМ визначають такі принципи:

• Принцип програмного керування. Забезпечує автоматизацію процесу обчислень на ЕОМ. Згідно з цим принципом, запропонованим англійським математиком Ч. Беббіджем (1792—1871) у 1833 p., для розв'язання кожної задачі складається програма, що визначає послідовність дій ЕОМ. Ефективність програмного керування є високою тоді, коли задача розв'язується за тією самою програмою багато разів (хоч і за різних початкових даних). Якщо задача виконується один раз, то ефективність принципу буде низькою.

• Принцип програми, що зберігається в пам'яті ЕОМ. Згідно з цим принципом, сформульованим Дж. фон Нейманом, команди програми подаються, як і дані, у вигляді чисел й обробляються так само, як і числа. Це прискорює процес їх виконання.

• Універсальність алгоритмів при розв'язанні задач на ЕОМ.

Алгоритм — це система формальних правил, які чітко й однозначно визначають процес виконання заданої роботи.

Перевагами ПК є:

• низька вартість;

• автономність експлуатації без спеціальних вимог до навколишнього середовища;

• гнучкість архітектури, що забезпечує її адаптивність до різноманітних застосувань у сфері управління, науки, освіти, побуту;

• «дружність» ОС та іншого програмного забезпечення, що зумовлює можливість роботи з нею користувача без спеціальної професійної підготовки;

• висока надійність роботи (більш як 5 тис. год. експлуатації до відмови).

Рисунок 1.1-склад ПК і призначення його основних блоків.

Мікропроцесор. Він є центральним блоком ПК, призначеним для керування роботою всіх блоків комп'ютера і виконання арифметичних та логічних операцій над інформацією. До нього входять логічні блоки (КП – керуючий пристрій, АЛП – арифметико-логічний пристрій), мікропроцесорна пам'ять (МПП) — складова частина, що забезпечує короткочасне зберігання, запис та видачу інформації, використовувану в обчисленнях у найближчі такти роботи комп'ютера. МПП будується на регістрах і використовується для забезпечення високої швидкодії ЕОМ, оскільки основна пам'ять не завжди забезпечує необхідну для швидкодійного МП швидкість запису, зчитування, пошуку інформації. Регістри - елементи пам'яті завдовжки 1—4 байти або більше (мають найбільшу швидкодію). Інтерфейсна система МП реалізує зв'язок з іншими пристроями ПК (через системну шину). Генератор тактових імпульсів. Генерує послідовність електричних імпульсів, частота яких визначає тактову частоту комп'ютера. Проміжок часу між імпульсами становить такт. Системна шина. Це основна інтерфейсна система ПК, то забезпечує взаємозв'язок усіх його пристроїв. Містить шину даних, шину адреси, шину керування та шину живлення, забезпечуючи три напрямки передачі інформації:

1. між МП й оперативною пам'яттю;

2. між МП і портами введення-виведення зовнішніх

(відносно процесора та шини) пристроїв;

3. між основною пам'яттю і портами введення-виведення зовнішніх пристроїв (у режимі прямого доступу до пам‘яті).

Усі блоки, а точніше їхні порти введення-виведення, через відповідні уніфіковані рознімні з'єднання підключаються до шини безпосередньо або через пристрої сполучення — контролери (адаптери). У сучасних ПК керуванні шиною здійснюється контролером шини. Основна пам'ять. Складається з ОЗП і ПЗП. ПЗП призначений для зберігання програми тестування ПК, програми початкового його завантаження (POST), базової системи введення-виведення (BIOS). ОЗП служить для оперативного запису, зберігання та зчитування інформації (програм і даних), безпосередньо бере участь в інформаційно-обчислювальному процесі, виконуваному ПК у поточний період часу. Головними достоїнствами ОЗП є його висока швидкодія і можливість звернення до кожного елемента пам'яті окремо (прямий адресний доступ до комірки). Але в ньому неможливо зберігати інформацію після вимкнення живлення ПК (енергозалежність). Ємність ОЗП сучасного ПК може становити 256, 512 Мбайт, 1,2, 3, 4 Гбайт і більше. Зовнішня пам'ять. Її утворюють зовнішні (відносно МП та системної плати) пристрої ПК, використовується для довготривалого зберігання інформації. Зокрема, в зовнішній пам'яті зберігається все програмне забезпечення комп'ютера. Вона містить різноманітні запам'ятовуючі пристрої. Найпоширеніші — НЖМД і НГМД, призначення яких — зберігання великих обсягів інформації, запис і видача інформації за запитом в ОЗП. Різняться НЖМД та НГМД лише конструктивно, обсягом інформації, що зберігається, і часом пошуку, запису та зчитування її. Ємність сучасних НЖМД — від 2—4 до 40—75 Гбайт і більше. Як пристрої зовнішньої пам'яті застосовують також запам'ятовуючі пристрої на касетній магнітній стрічці (стримери), накопичувачі на оптичних дисках (CD-ROM — Compact Disk Read Only Memory — компакт-диск із пам'яттю, що тільки читається) та ін. Джерело живлення. Це блок, який містить системи автономного й мережного енергоживлення ПК. Таймер. Це внутрішній електронний годинник, що забезпечує автоматичне зняття поточного моменту часу (рік, місяць, години, хвилини, секунди та частки секунд). Підключається до автономного джерела живлення — акумулятора і при вимкненні ПК продовжує працювати. Зовнішні пристрої. Це найважливіша складова частина будь-якого обчислювального комплексу. Вартість їх іноді становить 50—80 % вартості всього ПК. Від їхніх складу та характеристик багато в чому залежать можливість й ефективність застосування ПК в системах управління і народному господарстві взагалі. Зовнішні пристрої забезпечують взаємодію ПК з навколишнім середовищем: користувачами, об'єктами управління та іншими ЕОМ. Вони дуже різноманітні і можуть бути класифіковані за рядом ознак.

Зовнішні запам'ятовуючі пристрої ПК — це ті самі запам'ятовуючі пристрої, але виконані як окремий конструктивний блок із, як правило, власним блоком живлення. Часто вони мають велику ємність, іноді містять кілька накопичувачів в одному корпусі. ЗЗП допускають оперативне їх підключення до різних ПК (іноді одночасно). За наявності кількох ПК зручно мати один дорогий зовнішній пристрій для перезапису компакт-дисків, один-два пристрої для ZIP або магнітооптичних носіїв. Діалогові засоби користувача — монітори, різноманітні пристрої введення та пристрої мовного введення-виведення інформації. Монітор (дисплей) — пристрій для відображення інформації, що вводиться в ПК і виводиться з нього. Мовного введення — це різні мікрофонні акустичні системи (наприклад «звукові миші») зі складним програмним забезпеченням, що дає змогу розпізнавати слова, ідентифікувати їх і видавати комп'ютеру відповідні команди або перетворювати мову на текст. Пристрої мовного виведення — це різні синтезатори звуку, які перетворюють цифрові коди на літери та слова, відтворювані через гучномовці (динаміки) або звукові колонки, приєднані до комп'ютера. Пристрої введення інформації: Клавіатура — пристрій для ручного введення числової, текстової і керуючої інформації в ПК; Графічні планшети (діджитайзери) — пристрої для ручного введення графічної інформації, зображень переміщенням по планшету спеціального покажчика (пера) з одночасним автоматичним причитуванням координат його місцезнаходження та введення цих координат у ПК; Сканери (читаючі автомати) — пристрої для автоматичного причитування з паперових носіїв і введення в ПК машинописних текстів, графіків, малюнків, креслень; Маніпулятори (пристрої вказівки — джойстик, миша, трекбол, світлове перо та ін.) — пристрої для введення графічної інформації на екран монітора, керування рухом курсору по екрану з подальшим кодуванням координат курсору та введенням їх у ПК; Сенсорні екрани — пристрої для введення окремих елементів зображення, програм або команд з поліекрана дисплея у ПК. Пристрої виведення інформації: Принтери — друкувальні пристрої для реєстрації інформації на паперовому носію; Графопобудовники (плотери) — пристрої для виведення графічної інформації (графіків, креслень, рисунків) з ПК на паперовий носій. Бувають векторні з кресленням зображення за допомогою пера і растрові (термографічні, електростатичні, струминні та лазерні). За конструкцією поділяються на планшетні й барабанні. Основні характеристики плотерів приблизно однакові: швидкість креслення — 100— 1000 мм/с, у кращих моделей можливі кольорове зображення і передача півтонів; найбільшу роздільну здатність та чіткість зображення забезпечують лазерні плотери, але вони найдорожчі. Пристрої зв'язку і телекомунікації використовують для зв'язку з приладами й іншими засобами автоматизації (інтерфейсні адаптери, цифро-аналогові та аналого-цифрові перетворювачі тощо) і для підключення ПК до каналів зв'язку, інших ПК та комп'ютерних мереж (мережні інтерфейсні плати, модеми). Мережний адаптер є зовнішнім інтерфейсом ПК і служить для підключення його до каналу зв'язку з метою обміну інформацією з іншими ЕОМ, роботи в складі обчислювальної мережі. У глобальних мережах функції мережного адаптера виконує модем. Багато з названих вище пристроїв належать до умовно виділеної групи — засобів мультимедіа. Засоби мультимедіа (multimedia — буквально: багатосередовищність). Це комплекс апаратних і програмних засобів, що дають змогу людині спілкуватися з комп'ютером, використовуючи найрізноманітніші, природні для людини середовища: звук, відео, графіку, тексти, анімацію та ін. До них належать пристрої мовного введення і виведення інформації; сканери (дають змогу автоматично вводити в комп'ютер друковані тексти та малюнки); високоякісні відео - і звукові плати та плати відеозахоплення (video grabber), що знімають зображення з відеомагнітофону або відеокамери і вводять його у ПК; високоякісні акустичні та відеовідтворювальні системи з підсилювачами, звуковими колонками, великими відеоекранами. До засобів мультимедіа відносять також запам'ятовуючі пристрої великої ємності на оптичних дисках, які використовуються для запису аудіо - і відеоінформації. Додаткові схеми. До системної шини та МП можуть бути підключені також деякі додаткові плати з інтегральними мікросхемами, що розширюють і поліпшують її функціональні можливості: математичний співпроцесор, контролер прямого доступу до пам'яті, співпроцесор введення-виведення, контролер переривань та ін. Плати розширення. Так називають електронні пристрої, відсутні в первинній комплектації комп'ютера, їх застосовують для збільшення його потужності або розширення функціональних можливостей, хоча з точки зору конструкції контролери та плати розширення — часто одне і теж саме.