2. Системне програмне забезпечення.

Системне ПЗ - це комплекс програм, багато з яких постачаються разом з комп'ютером та документацією до неї. Системне ПЗ можна розділити на три основні частини: операційні системи (ОС), системи програмування та сервісні програми.

Операційні системи і сервісні програми. При включенні комп'ютера в першу чергу виконується завантаження операційної системи (ОС), яка управляє функціонуванням всієї обчислювальної системи. ОС - це сукупність програмних засобів, які організовують узгоджену роботу апаратних пристроїв і забезпечують діалог користувача з обчислювальною системою.

Основне призначення будь-якої операційної системи полягає в тому, щоб максимально полегшити користувачу роботу з комп'ютером. Для цього ОС виконує безліч різноманітних функцій: забезпечує доступ до апаратних пристроїв і управляє їх роботою, організовує зберігання і використання даних, запускає програми і підтримує призначений для користувача інтерфейс взаємодії з обчислювальною системою. ОС також управляє поділом ресурсів обчислювальної системи - процесора, пам'яті, дискового простору, пристроїв введення-виведення, як між задачами, так і між декількома користувачами.

Для підтримки працездатності комп'ютерної системи використовуються сервісні програми, які називаються системними утилітами. При цьому більшість утиліт призначена для обслуговування файлової системи і дисків. Деякі утиліти використовуються також для створення і обробки архівів даних, а спеціальні антивірусні програми забезпечують захист системи від комп'ютерних вірусів.

Системи програмування. В даний час існує близько двох тисяч мов програмування. Така значна кількість існуючих мов пояснюється різноманіттям сфер застосування і підходів до реалізації програм.

Мови програмування наближені до рівня природних мов. Грамотно складена програма нагадує план рішення задачі, записаний на звичайній людській мові.

Перші мови програмування, наприклад мова Фортран, розроблялися для вирішення задач, що вимагали складних і громіздких підрахунків. З подальшим розвитком і поширенням комп'ютерів розширився круг вирішуваних з їх допомогою задач, з'явилися задачі, пов'язані з обробкою нечислової інформації. Намітився двоякий процес: спеціалізація і універсалізація мов програмування. Це привело до створення спеціалізованих мов програмування, таких як мови Лісп і Пролог, що орієнтовані на вузькі області застосування і дозволяють ефективно вирішувати деякі задачі. З другого боку, з'явилися і швидко набули широке поширення універсальні мови програмування, наприклад мови Паскаль і Сі.

3. Прикладне програмне забезпечення

У структурі прикладного ПЗ можна виділити: прикладні програми як загального, так і спеціального призначення.

П рикладне ПЗ загального призначення - це комплекс програм, який одержав широке використання серед різних категорій користувачів. Найбільш відомими серед них є: текстові редактори, графічні системи, електронні таблиці, системи управління базами даних та ін.

Текстові редактори. Системи підготовки текстів і текстові редактори є прикладними програмами, призначеними для створення і обробки текстових документів. На відміну від звичайної друкарської машинки, текстові редактори забезпечують не тільки набір текстів на клавіатурі, але і редагування, форматування, збереження текстів для подальшого використання, складання нового документа з вже існуючих текстів і ін.

Текстові редактори знаходять застосування практично в будь-якій сфері діяльності користувачів. З безлічі різноманітних прикладних пакетів текстові редактори є найпопулярнішими програмами.

Підготовка документа в текстовому редакторі складається з чотирьох основних етапів:

• введення тексту з клавіатури (так само, як і на звичайній друкарській машинці);

• редагування тексту (внесення змін в документ, виправлення друкарських помилок, робота з текстовими блоками і т.п.);

• запис тексту в довготривалу пам'ять. Згодом текст може бути знову завантажений з диска для редагування і друку;

• друк тексту, тобто отримання "твердої" копії "електронного" тексту.

Крім чотирьох основних операцій, виконуваних текстовими редакторами, системи підготовки текстів надають додаткові інструменти для підготовки документів на професійному рівні, включаючи форматування тексту, вибір шрифтів і способів зображення, а також граматичну перевірку тексту.

Електронні таблиці. Електронні таблиці є особливим видом прикладних програм, що забезпечують організацію даних у вигляді таблиць і їх обробку. Електронні таблиці складаються з комірок, які можуть містити дані різних типів - текст, числа або формули. Можна встановлювати залежності між окремими комірками або цілими групами, внаслідок чого зміна вмісту однієї комірки приводитиме до зміни значень в тих комірках, які від неї залежать.

Якщо раніше подібну трудомістку роботу доводилося виконувати вручну, за допомогою олівця і аркуша паперу (або калькулятора), то тепер за допомогою електронної таблиці можна швидко скласти таблицю, виконати великий обсяг підрахунків, що повторюються, і роздрукувати отримані результати.

Графічні редактори. Графічними редакторами називаються особливі прикладні програми, що дозволяють створювати, редагувати і виводити на друк різноманітні графічні зображення - малюнки, графіки, діаграми і т.п. Графічні редактори звичайно надають набір різноманітних інструментів для створення графічних зображень. При цьому користувач може скористатися кистю або пір'ям, накреслити пряму або дугу, а також вибрати необхідний колір з наявної палітри.

Залежно від способу створення і зберігання розрізняють два види зображень: растрові і векторні. Растрове зображення зберігається у вигляді матриці точок, для кожної з яких задається свій колір. Основною перевагою растрової графіки є простота програмного забезпечення і висока швидкість виведення зображення на екран. При цьому растрове зображення вимагає використання великого об'єму пам'яті і, як наслідок, високоякісне зображення може займати на диску до декількох мегабайт. Крім того, можливості перетворення растрових зображень дуже обмежені в порівнянні з векторними.

Системи управління базами даних. СУБД працюють з даними, представленими у вигляді набору записів. Кожен запис має унікальний ідентифікатор (ключ) і набір полів (атрибутів) із заповненими значеннями. СУБД дозволяють, наприклад, зберігати відомості про кожного співробітника організації, включаючи біографічні дані, відомості про посаду, зарплату і т.д. Всі дані зберігаються у вигляді файлів на диску. СУБД може швидко відсортувати записи і знайти інформацію поодинці або декільком умовам вибору.

У переважній більшості сучасних СУБД використовується реляційна модель організації бази даних. Основою цієї моделі є поняття відношення, з другого боку, база даних представляється у вигляді взаємозв'язаних таблиць, що містять записи. Проста база даних може зберігатися в одній таблиці. У такому вигляді організований, наприклад, телефонний довідник. Проте для зберігання складніших даних зручно використовувати декілька окремих таблиць з індивідуальною структурою. Це дозволяє уникнути дублювання даних, тоді як несуперечність і повнота бази даних у такому разі забезпечується спеціальними утилітами, які автоматично відстежують зміни в зв'язаних таблицях.

Прикладні програми спеціального призначення використовують у специфічній діяльності користувачів.

Функції специфічних систем залежать від їх призначення.

Професійні пакети. Професійні пакети орієнтовані на спеціальні високотехнологічні області застосування, такі, як видавнича справа, автоматизоване проектування, моделювання і комп'ютерна графіка. Як правило, професійні пакети вимагають могутньої конфігурації комп'ютера, що включає високопродуктивний процесор, великий обсяг оперативної і кеш-пам'яті, значний дисковий простір і високоякісну відеосистему. Крім того, часто потрібне використання додаткових периферійних пристроїв - сканера, плоттера, лазерного принтера або інших, більш специфічних пристроїв.

Настільні видавництва. Настільні видавничі системи призначені для створення документів видавничої якості. Видавничі пакети підтримують комбінування текстів, оформлених за друкарськими стандартами, і високоякісної кольорової графіки. Вони значно полегшують виконання таких складних і трудомістких операцій, як підготовка документа до друку, верстка сторінок і градація кольорів для друку ілюстрацій в друкарні. Ці системи мають також вбудовані засоби для установки параметрів формату сторінки, розміщення на ній інформації, а також друкарського оформлення текстів і графіки. Крім того, в них можуть використовуватися дані з текстових і графічних редакторів, електронних таблиць і баз даних. Видавничі пакети дозволяють побачити на екрані документ в його кінцевому вигляді, реалізовуючи тим самим принцип WYSIWYG.

Автоматизоване проектування. В даний час системи автоматизованого проектування (САПР) швидко входять до числа найпоширеніших додатків. САПР іноді розглядають виключно як засіб створення технічних креслень і 3-мірного моделювання складних об'єктів. Насправді, САПР підтримують повний цикл проектування від перших концептуальних розробок на рівні технічної пропозиції до моделювання механічних і електричних процесів в проектованому виробі і підготовки креслень і документації для виробництва. Типовий пакет САПР, будучи, по суті, інтегрованою системою, включає базу даних, текстовий процесор, електронну таблицю, а також засоби 3-мірної графіки.

Тривимірна графіка. Створення тривимірних зображень є достатньо складним процесом, що вимагає використання спеціальних програм. Спочатку виконується опис "скелетів" всіх об'єктів в тривимірному просторі, що нагадують дротяний каркас. Потім в просторі з них збирається певна сцена, розміщуються джерела освітлення поверхонь об'єктів, а також визначається положення "камери", тобто точки огляду. Після цього здійснюється побудова кінцевого зображення шляхом прилічування поверхонь об'єктів, в ході якого опис сцени автоматично перетвориться в кольорове зображення. В процесі підрахунку використовуються методи трасування променя, накладення тіней і побудови текстури поверхні об'єктів. Більшість пакетів підтримує повний цикл побудови зображення, проте існують також програми, які імпортують опис сцени і лише обраховують поверхні.

Анімація. Можливості комп'ютерної анімації здатні буквально "пожвавити" будь-яку прикладну програму, будь то комп'ютерна гра, учбова програма або рекламний ролик. Подібно мультфільмам, суть комп'ютерної анімації полягає у відтворенні послідовності окремих зображень. Створення анімації вимагає використання спеціальних пакетів програм, з їх допомогою комп'ютерні художники створюють 2-мірні анімаційні послідовності.

Тривимірна анімація. Поєднання можливостей тривимірної графіки і комп'ютерної анімації дозволяє подорожувати у вигаданому тривимірному просторі, обмеженому тільки фантазією розробника. Пакети для створення тривимірної анімації професійної якості, як правило, містять засоби для повної побудови статичної сцени з "скелетів" об'єктів, завдання текстури поверхонь, підрахунку поверхонь для отримання їх реалістичного зображення і, нарешті, для "пожвавлення" сцени. При цьому джерелам світла і "камері" призначаються траєкторії руху, тоді як об'єктам задаються деформації і обертання. В процесі руху створюється реалістичний динамічний ефект віддзеркалення світла від поверхонь і їх затінювання, проникнення "всередину" об'єктів і т.п. Можливості тривимірної анімації найінтенсивніше використовується в САПР, повчальних програмах, а також при створенні рекламних роликів.

Музичні і звукові редактори. У багатьох програмах, особливо ігрових, як правило, використовується музичне оформлення. Створення мелодій шляхом безпосереднього програмування комп'ютерного динаміка - процес довгий і трудомісткий. Особливий вид прикладних програм, музичних редакторів, полегшує створення і відтворення музики на комп'ютері. Вони дозволяють зберігати музичні фрагменти на диску у файлах спеціального формату для використання їх іншими програмами, які можуть обробляти даний формат. Деякі музичні редактори здатні переводити створену мелодію з внутрішнього представлення в одну з мов високого рівня, формуючи таким чином програму для відтворення мелодії.

Ділові пакети. Інтегрований діловий пакет є набором прикладних програм різного призначення, які об'єднані в єдиний пакет універсальним призначеним для користувача інтерфейсом і взаємодіють між собою шляхом обміну даними. Інтегровані ділові пакети призначені для автоматизації діяльності, пов'язаної з діловодством, і звичайно включають наступні модулі (як правило меншої потужності, ніж відповідні самостійні пакети): система підготовки тексту; електронна таблиця; графічний редактор; база даних; комунікаційний модуль.

Іноді для виконання певної роботи, наприклад, складання фінансового звіту, доводиться користуватися декількома прикладними програмами. Наприклад, спочатку потрібно вибрати необхідні записи з бази даних, потім перенести їх в електронну таблицю, і після виконання необхідних розрахунків імпортувати дані в текстового редактора і підготувати власне текст звіту. У принципі, цю задачу можна вирішити за допомогою системи управління базами даних, проте набагато зручніше в цьому випадку скористатися інтегрованим середовищем.

Завдяки обміну даними між компонентами системи поля записів, бази даних стають елементами електронної таблиці, а текстовий редактор дозволяє вставити дані в текст звіту. Не слід також забувати про діаграми і графіки, підготовлені в графічному редакторі.