5.3. Программные средства реализации информационных процессов

Помимо аппаратных средств пользователь ЭВМ имеет дело с программными средствами (software). Аппаратные средства не могут использоваться без программных средств, в то же время для выполнения любой программы необходимы определенные аппаратные средства. Программные средства, или программное обеспечение (ПО) - совокупность программ в символьной записи или исполняемой форме, используемых на ЭВМ, и документации по использованию этих программ.

Работа ЭВМ состоит в выполнении программ. Программы состоят из отдельных команд, которые обрабатываются последовательно, либо ход выполнения программы управляется самой программой. ЭВМ в этом случае является исполнителем, воспринимающим и выполняющим команды. Таким образом, программа есть окончательная инструкция для решения задачи со всеми требуемыми указаниями. Она представляет собой упорядоченный набор команд.

Команда (command, instruction) - инструкция исполнителю по выполнению определенного действия. Следует отметить одно необходимое условие - программа должна состоять из команд, понятных исполнителю. В том случае, когда мы имеем дело с ЭВМ, то она тоже будет считаться исполнителем и команда будет описывать операцию, которую должна выполнить ЭВМ. Команды ЭВМ часто подразделяют на арифметические, логические и команды ввода-вывода. Такие элементарные операции называют также операциями низкого уровня. Совокупность операций, выполняемых некоторой ЭВМ, называют системой команд (instruction repertoire). Исходя из этого, можно дать следующее определение программы.

Программa (progrаm) - это последовательность команд, которая может быть представлена как единое целое, описывающая точное выполнение действий на понятном для исполнителя языке и приводящая к получению требуемого результата. Процесс написания программы называется программированием.

Программы, данные, описания, документация и другая информация хранятся на ВЗУ в виде файлов. Выделяют два вида файлов - текстовые и двоичные.

Текстовые файлы предназначены для чтения человеком и состоят из строк символов. В текстовых файлах хранятся тексты программ, документация и т.д. Файлы, не являющиеся текстовыми, называются двоичными.

5.3.1. Классификация программного обеспечения

Поскольку каждая программа предназначена для решения вполне определенной задачи, то количество программ, используемых на ЭВМ, достаточно велико. По типу решаемых задач их можно разделить на группы, т.е. провести классификацию программного обеспечения.

Системное (операционные системы, средства контроля и диагностики, сервисные программы) - ПО предназначено для обеспечения работоспособности ЭВМ, общего управления, поиска неисправностей и т.д.

Операционные системы - совокупность программ, предназначенных для управления ресурсами ЭВМ, организации диалога между пользователем и ЭВМ, исполнения программ пользователя.

Средства контроля и диагностики предназначены для контроля работы аппаратной части ЭВМ. Они представлены в виде специальных программ (тестов), выявляющих неисправности и места их возникновения. Часть тестов встроены в ПЗУ компьютера и выполняется сразу после включения его в сеть.

Сервисные программы. Для расширения возможностей ОС и реализации многих полезных функций разработаны и разрабатываются различные вспомогательные программы. К ним относятся программы-оболочки, программы восстановления стертых или испорченных файлов, программы архиваторы, антивирусные программы и др.

Инструментальное программное обеспечение (системы программирования, трансляторы, языки программирования) - совокупность программ, которые используются в процессе разработки прикладных программ и являются основным инструментом работы программиста.

Системы программирования (programming system)- это набор программных средств, который обеспечивает необходимые потребности при разработке программ. В самом общем случае это: редактирование исходных текстов программ, компилирование, компоновка, исполнение и отладка программ. Этот набор инструментальных средств используется на стадии программирования.

Трансляторы (translator). Это программы, осуществляющие перевод текстов программ с алгоритмических языков в машинные коды. В программе-трансляторе "заложены" все правила конкретного алгоритмического языка и способы преобразования различных его конструкций на машинный язык. Существуют два типа трансляторов: компиляторы и интерпретаторы.

Прикладное ПО предназначено для решения конкретных задач пользователя и представляет уровень программного обеспечения, обращенный к человеку, который обычно не составляет программ, а лишь использует их с целью решения своих задач. При общении с прикладной системой пользователю иногда приходится выполнять некоторые простые операции - вводить числа и тексты, просматривать данные, выводить графики, рисунки или чертежи на экран дисплея и на внешние устройства и др. Прикладные системы конструируются таким образом, чтобы создать человеку максимальный комфорт при выполнении таких действий и при этом не требовать от него чрезмерно больших навыков и специальных знаний, не относящихся непосредственно к его профессиональным интересам. Сложилось несколько основных классов прикладных систем, используемых на персональных компьютерах: пакеты прикладных программ и оригинальные программы для конкретных задач. Пакеты прикладных программ подразделяются на следующие виды:

• прикладные пакеты и программы общего назначения;

• проблемно-ориентированные пакеты и программы;

• методо–ориентированные пакеты и программы;

• интегрированные прикладные системы.

Пакеты и программы общего назначения - наиболее обширная группа прикладных программных средств. Так, с их помощью можно заниматься обработкой информации в любой области деятельности. Особенно широко они применяются в сфере управленческой и организационной деятельности. К ним относятся:

• программы обработки текстов;

• табличные процессоры;

• базы данных и СУБД;

• программы обработки графических изображений.

Программы обработки текстов. Текстовые процессоры предназначаются для подготовки всех видов текстовой документации - статей, писем, технических описаний и др. Практически любой документ, который обычно готовится на пишущей машинке, может быть создан с помощью этих программ. При этом появляется возможность многократно исправлять отдельные фрагменты, не вводя заново весь текст, изменять шрифты, вносить рисунки, также приготовленные на ПЭВМ, и, наконец, печатать на принтере в нужном количестве экземпляров. Можно автоматически составлять оглавления документов, проверять правильность написания слов и пр. Таким образом, подготовка текстовых материалов на ПЭВМ может выполняться не только быстрее и эффективнее, чем на пишущей машинке, но и предоставляет новые, недоступные ранее возможности. Эти программы применяются не только в делопроизводстве, журналистике, редакционно-издательском процессе, где подготовка текстовых документов представляет собой основной вид работы, но и во многих других областях деятельности человека.

Табличные процессоры. Программы обработки электронных таблиц вошли в ряд основных прикладных систем для ПЭВМ с самого начала их массового появления. Электронной таблицей называют способ представления данных, который весьма похож на обычный, ручной способ представления табличной информации. В памяти машины создается образ таблицы, а на экран дисплея выводится ее часть. При перемещении дисплейного окна по таблице пользователь может увидеть любую группу ее ячеек. При этом он может вводить в них новую информацию, просматривать содержимое, устанавливать зависимость содержимого одних ячеек от других и др. На основе таких таблиц могут выполняться весьма сложные расчеты.

Система управления базами данных (СУБД) - это совокупность языковых и программных средств, предназначенных для создания, ведения, поддержки баз данных (БД) и обеспечения доступа пользователей ЭВМ, к ней. СУБД реализует централизованное управление базой данных и обеспечивает доступ к данным.

Графические редакторы предназначены для создания и редактирования графических изображений на экране компьютера.

Интегрированные прикладные системы. Интегрированные системы образуют особую категорию программного обеспечения. Типичная интегрированная система включает текстовый процессор, базу данных, средства работы с таблицами, пакет деловой графики и средства поддержки коммуникаций. Главное внимание в этих системах уделяется тому, чтобы пользователь применял примерно одни и те же приемы работы и мог быстро переключаться с одной группы операций на другую. Еще одно требование - простота действий пользователя при решении простых, часто встречающихся задач и обращение к сложным вариантам работы лишь в редких случаях.

Проблемно-ориентированные пакеты и программы. Проблемно-ориентированные пакеты и программы в отличие от программ общего назначения предназначаются для специалистов определенного профиля или узкого класса применений. В отличие от программ общего назначения они используют особые методы представления и обработки данных, учитывающие специфику конкретных задач. Эти программы находят широкое применение в медицине, транспорте, банковском деле, управлении, а также в качестве автоматизированных рабочих мест в машинном проектировании и др.

Методо - ориентированные пакеты и программы. Эта группа пакетов предназначена для реализации определенных методов решения задач, например: обработка статистических данных, использование метода линейного программирования для решения оптимизационных задач и т.д.

Оригинальные программы для конкретных задач. К этой группе относятся все оригинальные программы, создаваемые пользователем, для решения ограниченного круга задач в конкретной области. Это может быть как одна программа, так и группа взаимосвязанных программ. Сюда можно отнести, например, комплексы программ для управления объектами: самолетами, ракетами, атомными реакторами или управления другими технологическими процессами в реальном масштабе времени.