1_SEMESTR_1 / Материалы к сессии (лектор Бобкова В.А.) / Учебник по информатике (курс лекций) / 3.Программные средства / 3.1. Уровни программного обеспечения

3.1. Уровни программного обеспечения

Программные средства – это набор программ, которые и заставляют аппаратную часть системы выполнять необходимые действия, «оживляют» компьютер. Эту часть компьютерной системы принято называть «software».

В свою очередь, программное обеспечение современных компьютеров принято разделять на две большие группы: системные программы и прикладные программы. Это разделение носит условный характер, поскольку существуют программы, которые имеют черты, присущие обеим группам.

Системные программы необходимы для обеспечения работы самого компьютера. Их работа часто остается незаметной для пользователя, однако они распределяют ресурсы компьютера, управляют работой его устройств, прохождением других программ и т.д. Системные программы компьютеров представлены, как правило, операционными системами. К этой же группе часто относят различные системы программирования, тестирующие и обслуживающие программные средства.

Прикладные программы, или просто приложения, представляют собой самую многочисленную группу программ. Это именно те программы, ради которых и создавались компьютеры. Прикладное программное обеспечение ориентировано на проблемную область, для которой предназначены программы. Например, программы и программные пакеты математических расчетов, программы обработки статистической информации, программы создания и редактирования текстов и т.д. Прикладные программы создаются самим пользователем или приобретаются.

Яркой особенностью программного обеспечения любого компьютера является то, что оно имеет уровневую структуру. Многоуровневая организация вычислительной среды представлена на рисунке:

Организация вычислительной среды

Эта структура является достаточно условной и, в зависимости от степени детализации, число уровней может измениться.

Независимо от того, на сколько уровней разделена вычислительная среда, неизменным остается одно: каждый последующий уровень базируется на предыдущем. Это означает, что программы, находящиеся на более высоком уровне, не могут работать без тех программ, которые находятся ниже.

Уровень 1. На самом низшем – первом уровне находится базовая система ввода-вывода – BIOS. Она занимает промежуточное положение между техническим и программным видами обеспечения. Поэтому её относят к микропрограммному обеспечению. С помощью BIOS реализуются связи технической и программной компонент вычислительной системы. Как и всё остальное программное обеспечение, микропрограммы - это набор команд, но подобно техническому обеспечению этот набор не носит временного характера, а находится в постоянной памяти компьютера.

Кратко рассмотрим назначение BIOS. Любой компьютер имеет множество внутренних и внешних компонент. Для реализации управления необходимо точно знать, какие компоненты содержит компьютер, их параметры, и как к ним можно обратиться при работе. Безусловно, если бы все компьютеры имели единую конфигурацию, этих проблем бы не было. Однако современные компьютеры тем и хороши, что пользователь может сам компоновать вычислительную систему для своих нужд, сообразуясь со своими возможностями. BIOS может настраиваться на определенную конфигурацию технических средств, имеющихся в распоряжении пользователя. При включении компьютера BIOS производит тестирование каждого из компонентов машины и читает настройки компьютера. В дальнейшем с помощью BIOS выполняются все операции по работе с устройствами компьютера, поскольку, говоря техническим языком, BIOS содержит постоянную адресную часть кодов управления для обслуживания системных вызовов.

Уровень 2. На втором уровне вычислительной среды находится операционная система (ОС). Операционная система занимает особое место среди всех системных программ, поскольку простота и удобство работы на компьютере во многом определяется установленной на нём операционной системой.

Операционная система представляет собой комплекс программ, которые обеспечивают пользователю и прикладным программам способы общения с устройствами компьютера. Принято говорить, что операционная система предлагает пользователю интерфейс – методы и средства управления компьютерным процессом.

В отличие от BIOS операционная система гораздо больше по размерам, поэтому на неработающем компьютере она хранится на устройствах внешней памяти (обычно на жестком диске). После включения компьютера ОС автоматически загружается в его основную память и берет на себя все функции управления, осуществляя их через BIOS.

Уровень 3. На этом уровне находятся программы, дающие возможность пользователю решать свои прикладные задачи. Многие из этих программ имеют универсальное назначение, например, системы обработки текстов, электронные таблицы, системы управления базами данных, системы обработки графических изображений и пр. Сюда же следует отнести системы программирования, то есть программные комплексы, предназначенные для создания прикладных программ. Поскольку программы третьего уровня являются рабочим инструментом пользователя, их называют инструментальными. Спектр этих программ весьма широк и зависит от поля деятельности и профессиональных интересов пользователя. Следует сказать, что иногда инструментальные программы не выделяют в отдельный уровень, а часть их относят к программам пользователя, другую – в состав ОС. Однако в любом случае инструментальные программы работают под управлением операционной системы, в свою очередь, управляя прикладными программами пользователя. Инструментальные программы располагаются на внешних носителях и загружаются в память по мере необходимости.

Уровень 4. Этот уровень содержит самое большое количество программ. Здесь находятся результаты работы пользователя в конкретной области его деятельности, например, текстовые документы, результаты расчетов, графические иллюстрации, прикладные программы. В общем, на последнем уровне располагается всё, что создано с помощью инструментальных программных средств и работает под их управлением.

Таким образом, иерархия уровней организации вычислительной среды организована так, что программы, находящиеся на высокой ступеньке, не могут работать без тех программ, которые находятся ниже. Поэтому наиболее ценные для пользователя программы и приложения, расположенные на верхних уровнях, не могут функционировать без системных программ.