1.2.7. Программное обеспечение персонального компьютера

Для обозначения множества программ для ЭВМ используется термин программное обеспечение (ПО). В настоящее время в ПО принято выделять следующие группы:

• системное служит для обеспечения эффективной работы аппаратуры компьютера: операционные системы, оболочки, архиваторы, антивирусные программы и т.д.

• инструментальное применяются для разработки всевозможных пакетов программ, применяемых в разных областях деятельности человека: языки программирования, трансляторы, отладчики и т.д.

• прикладное обеспечивает решение задач в различных конкретных областях применения компьютерных систем обработки данных: текстовые, графические редакторы, электронные таблицы, базы данных, интегрированные системы, переводчики, обучающие программы, игры и т.д.

Операционной системой (ОС) называется комплекс программ, обеспечивающих диалог пользователя с компьютером, автоматизацию доступа к аппаратным и программным ресурсам компьютера, а также эффективную работу компьютера.

ОС обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой ОС.

В функции ОС входит:

• осуществление диалога с пользователем;

• ввод-вывод и управление данными;

• планирование и организация процесса обработки программ;

• распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);

• запуск программ на выполнение;

• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

• передача информации между различными внутренними устройствами;

• программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.) и т.д.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

• однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

• однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать;

• однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на "свою" задачу;

• многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.

В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.

ОС для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:

• программы управления вводом/выводом;

• программы, управляющие файловой системойи планирующие задания для компьютера;

• процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы – драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в ПЗУ компьютера.

Совокупность стандартных соглашений, средств, методов и правил взаимодействия пользователя с той или иной программной системой называется пользовательским интерфейсом (или интерфейсом пользователя) системы.

Существуют следующие разновидности пользовательского интерфейса ОС: текстовый, табличный и графический.

В текстовом интерфейсе диалог пользователя протекает с ОС в виде обмена текстовыми фразами. Команды, выполняемые ОС, вводятся в командную строку, поэтому иногда такой интерфейс еще называют интерфейсом командной строки (текстовый интерфейс реализован, к примеру в ОС MS DOS).

Интерфейс командной строки для рядового пользователя достаточно сложен и неудобен, поэтому стали разрабатываться вспомогательные программы, которые должны были обеспечить более удобный способ взаимодействия пользователя с ОС. Такие программы получили названия оболочек. Оболочки являются надстройками ОС, они не являются независимыми программами, они функционируют только совместно с ОС. В подавляющем большинстве оболочек реализован табличный интерфейс.

Современные ОС семейства Windows, призванные максимально облегчить работу для пользователя, имеют развитый графический интерфейс.

Файл – это поименованная совокупность данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое.

Файловая система – это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.

Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях. Над файлами могут быть выполнены следующие операции: создание, открытие, закрытие, изменение (редактирование), копирование, перемещение, переименование и удаление.

Каждый файл обладает рядом характерных свойств – атрибутов. Важнейшими атрибутами файла являются: название, расширение, длина, время и дата создания.

Название файла или имя файла, служит для того, чтобы иметь возможность отличить один файл от другого, указать на нужный файл. В различных ОС названия файлов формируется по разным правилам. Однако желательно подбирать названия файла так, чтобы пользователь мог легко вспомнить, что именно хранится в этом файле.

Расширение файла используется для того, чтобы определенным образом охарактеризовать содержимое файла. Например, расширения .dос и .txt указывают на то, что файл содержит какой-либо документ или текст соответственно, а расширение .bmp имеет файл, содержащий изображение в формате битовой карты.

Файл может и не иметь расширения. Если расширения нет, то точка в названии файла не ставится. Название вместе с расширением называют полным именем файла.

Если файл создается с помощью какой-либо программной системы, то, как правило, он автоматически получает стандартное для данной системы расширение, и пользователю достаточно выбрать или указать только название. Впоследствии по стандартным расширениям программная система опознает «свои» файлы. В ОС предусмотрен целый ряд стандартных расширений. В табл. 1.1 приведены некоторые часто встречающиеся расширения Windows ХР.

Таблица1.1

Часто встречающиеся расширения Windows ХР

Расширение	Содержимое файла
.com	Разновидность программы в машинных кодах (выполняемый файл)
.exe	Разновидность программы в машинных кодах (выполняемый файл)
.bat	Командный файл (выполняемый файл)
.bak	Резервный файл
.doc	Файл программной документации или файл с документом
.txt	Файл с текстом
.hlp	Файл помощи, то есть файл встроенной справочной системы
.sys	Драйвер устройства
.tmp	Временный или рабочий файл
.bmp	Разновидность файла с графикой

Длина файла. Следующим важным атрибутом файла является его длина, она равна объему занимаемого файлом участка диска и измеряется в байтах. Значение этого атрибута используется для определения возможности размещения файла на свободном участке дискового носителя и в некоторых других целях.

Время и дата создания файла. При первоначальной записи файла на диск, а также при внесении в файл изменений автоматически фиксируются время и дата записи файла на дисковое устройство. При выключенном компьютере работа системных часов поддерживается за счет специальных батареек или других источников питания. Поэтому системные часы довольно точно отслеживают время. Атрибуты даты и времени используются для опознания последних по времени вариантов файла.

Кроме рассмотренных основных атрибутов файла имеется еще ряд атрибутов - только для чтения, системный, скрытый и архивный. Каждый из этих атрибутов имеет ровно два состояния - атрибут включен или атрибут выключен.

Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы, называемый драйвером файловой системы. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге – оглавлении файлов.

Каталог (иногда называется директорией или папкой) доступен пользователю через командный язык операционной системы. Его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.

Каталог может иметь собственное имя и храниться в другом каталоге наряду с обычными файлами: так образуются иерархические файловые структуры. Пример такой структуры приведен на рис. 1.7.

На каждом внешнем носителе автоматически создается корневой (главный) каталог.

Произвольные группы файлов каталога могут объединяться и образовывать подкаталоги (папки).

Подкаталоги создаются пользователями по своему усмотрению. Каждый подкаталог имеет собственное имя (обычно без расширения), которое подбирается по тем же правилам, что и имя файла. Группировка и включение файлов в подкаталог могут производиться по любым критериям.

Кроме снятия количественных ограничений, связанных с использованием одного каталога, это создает определенную упорядоченность при хранении информации на дисках. Все подкаталоги, находящиеся в корневом каталоге, относят к первому уровню. Корневой каталог по отношению к включенным в него подкаталогам первого уровня называют родительским, а подкаталоги по отношению к корневому считаются дочерними или вложенными. Каждый подкаталог первого уровня в свою очередь устроен точно так же, как и корневой.

Глядя на рис. 1.7, можно заметить, что каталог по своей структуре напоминает дерево. Корневой каталог можно сопоставить со стволом дерева, подкаталоги играют роль ветвей, а файлы являются листьями этого «дерева». Такая структура каталога называется древовидной или иерархической.

Рис.1.7. Древовидная структура каталога

Операционная система осуществляет поиск файла в каталоге по его полному имени. Это означает, что в одном каталоге или подкаталоге в принципе не могут, находиться два различных файла с одним и тем же полным именем. Напоминаем, что полное имя состоит из названия файла и его расширения. Не допускается также и наличие в одном каталоге или подкаталоге двух вложенных подкаталогов с одинаковыми именами.

Однако в различных каталогах или подкаталогах допускается наличие файлов или подкаталогов с совпадающими полными именами. Но тогда для однозначного указания на нужный файл одного полного названия файла теперь оказывается недостаточно. Для того чтобы отличить друг от друга файлы с одним и тем же названием, приходится указывать еще и подкаталоги, в которых они находятся. А в общем случае требуется указывать всю цепочку подкаталогов, по которым необходимо пройти от корневого каталога до подкаталога, содержащего искомый файл.

Цепочка названий подкаталогов, по которым нужно пройти, начиная от корневого каталога и заканчивая подкаталогом, содержащим файл, называется путем или маршрутом к файлу.

Файловый менеджер (File Manager), или операционная оболочка, или файловая оболочка, или программа управления файлами предназначен для более удобного выполнения операций с файлами, чем это позволяют делать штатные средства операционной системы. К таким операциям относятся создание файлов (как правило, текстовых) и каталогов (папок), копирование, переименование, перемещение файлов и папок, связь с другими компьютерами или серверами с помощью локальной сети или Internet, а также многие другие функции. В отличие от средств графического интерфейса Windows, где большинство операций выполняются мышью по принципу: «наведи и нажми, потащи и отпусти», в файловых менеджерах на первый план выступают команды, выполняемые с клавиатуры, так как это при определённом навыке значительно быстрее. Однако и мышью можно выполнить практически любую операцию, хотя и несколько медленнее. Можно сказать, что профессионалы в повседневной работе пользуются не проводником Windows, а одним из наиболее распространенных файловых менеджеров (см. ниже).

Файловые менеджеры на PC получили очень широкое распространение в эпоху расцвета операционной системы MS DOS (начало 1990-х гг.) Однако и в мире графических ОС Windows файловые менеджеры не только не потеряли своей актуальности, но и существенно расширили свои возможности.

Наиболее распространёнными файловыми менеджерами являются:

• для Windows 9x, NT, 2000, XP – FAR (Files and ARchives manager), Windows Commander (WC)

• для MS DOS, Windows 3.x – Norton Commander (NC, имеется также версия для Windows 9x), Volkov Commander (VC), DOS Navigator (DN)

• для Linux, Unix – Midnight Commander (MC)

Окно файлового менеджера, как правило, разделено на две прямоугольные части, ограниченных двойной рамкой (далее эти окна будем называть панелями). В одной из панелей имеется цветной прямоугольник - указатель. Панель, в которой расположен указатель, называется активной. Ниже панелей располагается командная строка, в которой мигает курсор.

Ещё ниже - строка, указывающая назначение функциональных клавиш в файловом менеджере (строка-подсказка). В панелях отображаются папки и файлы, находящиеся на дисковых устройствах компьютера.

Основные команды и сочетания клавиш для их выполнения у всех перечисленных файловых оболочек одинаковы, поэтому при изучении можно ограничиться одной из них, например, FAR.

Файловый менеджер FAR разработан российским автором Евгением Рошалем и обладает существенными преимуществами перед другими аналогичными по назначению программами:

• поддержка длинных имён;

• удобная работа с архивами (поддерживаются форматы RAR, ZIP, ARJ и др.);

• просмотр и редактирование текста в различных кодировках кириллицы, причем вид кодировки может определяться автоматически;

• выделение файлов и папок различных типов цветами;

• выбор языка интерфейса (английский или русский);

• широкие возможности настройки по желанию пользователя;

• подключениедополнительных модулей (плагинов, plugins), которые разрабатываются независимыми программистами и служат для выполнения различных операций (например, редактирование реестра или прослушивание музыки, есть даже игровые плагины), в настоящее время разработано несколько сотен плагинов для FAR.

Большую часть экрана при работе операционной оболочки занимают так называемые файловые панели – два цветных прямоугольника, ограниченных двойной рамкой. В каждой из этих панелей отображаются сведения о файлах и папках, содержащихся на выбранных дисках. Имя диска и текущий каталог указаны в верхней части файловой панели. Имена файлов обычно (но необязательно) изображаются строчными, а папок - прописными латинскими буквами. Первые символы имени файла или папки являются собственно именем, а последние, отделённые точкой или промежутком - расширением файла. Имена файлов и папок могут быть отсортированы в алфавитном порядке, по возрастанию их размеров, по дате и времени создания.

Одна из панелей может быть информационной. В ней указываются:

• сведения о ёмкости оперативной памяти в байтах;

• количество свободной оперативной памяти в байтах;

• ёмкость текущего диска в байтах;

• количество свободного места на текущем диске;

• некоторая другая информация, например, имя компьютера, метка диска и т. д.

Переключение в режим информационной панели и обратно производится комбинацией клавиш [Ctrl]+[L].

Для управления панелями NC используются следующие комбинации клавиш:

• [Tab] –перемещение указателя на другую панель;

• [Ctrl][O] – убрать (вывести) панели на экран;

• [Ctrl][P] – убрать одну из панелей (не текущую) с экрана;

• [Ctrl][U] – поменять панели местами;

• [Ctrl][F1] – убрать левую панель с экрана;

• [Ctrl][F2] – убрать правую панель с экрана.

В верхней части активной панели отображается путь к каталогу, содержимое которого находится в этой панели. Для входа в папку (каталог) следует установить указатель на его имя и нажать [Enter]. Для выхода из папки (подкаталога) установить указатель на символ надкаталога (..) вверху панели и нажать [Enter].

Для того чтобы просмотреть содержимое каталога другого диска, необходимо нажать клавиши [Alt][F1] для выбора в левой панели или [Alt][F2] – в правой панели. После этого установить указатель на имя нужного диска в появившемся списке A B C ... и нажать [Enter].

Для отмены ошибочно заданной команды или для выхода из какого-либо режима необходимо воспользоваться клавишей [Esc] (от англ. «escape» – убегать, отменять).

Как уже упоминалось, файловый менеджер (или операционная оболочка) предназначен для облегчения выполнения операций над файлами и папками. К числу таких операций относятся копирование, переименование и удаление файлов и папок (каталогов); просмотр и редактирование файлов, поиск информации на диске и другие действия. Наиболее часто используемые команды вызываются с помощью так называемых функциональных клавиш, которые расположены в верхнем ряду клавиатуры и обозначаются F1, F2, F3 и т.д. Назначение функциональных клавиш зависит от конкретной программы и обычно указывается внижней строкеэкрана (строке-подсказке). Клавиши [F1], [F2] и т.д. выполняют некоторые функции, как при непосредственном нажатии, так и совместно с клавишами [Shift], [Ctrl] или [Alt]. Назначение функциональных клавиш (и их комбинаций) при работе в файловом менеджере приведено в табл. 1.2 ниже.

Таблица 1.2

Назначение функциональных клавиш в FARManager

Клавиша (комбинация)	Назначение
F1	Для выхода из режима помощи нажмите клавишу [Esc]. вызов помощи (подсказки). При нажатии этой клавиши на экране появляется прямоугольное окно, содержащее справочную информацию. Окно помощи может содержать указатель, который перемещается по выделенным (ключевым) словам с помощью клавиш со стрелками. Нажатием клавиши [Enter] Вы перейдёте к справке по выбранному ключевому слову. Для выхода из режима помощи нажмите клавишу [Esc].
F2	Вход в меню программ пользователя. На экране появляется окно, содержащее одну или несколько команд, по которым можно передвигать указатель. Если выделить нужную строку и нажать [Enter], то выполнится соответствующая команда. Это наиболее удобный способ запуска часто используемых программ.
F3	Просмотр содержимого текстового файла. При этом указатель должен находиться в панели на имени интересующего Вас файла. Для просмотра длинного файла используйте клавиши со стрелками, клавиши [Home] и [End], а также клавиши [PageUp] и [PageDown] для листания страниц назад и вперед соответственно. В просмотрщике FAR можно менять кодировку русских символов клавишами [F8] или [F9].
F4	Редактирование файлов. Установите указатель на имя нужного файла и нажмите клавишу [F4]. Закончив редактирование, нажмите клавишу [Esc] или [F10] – на экране появится запрос о сохранении информации. Для сохранения файла в процессе редактирования используется клавиша [F2]. Не пытайтесь редактировать файлы, которые содержат не плоский текст (например, файлы с расширением EXE, DOC в формате MS Word, COM, DLL, BMP и т.п.). Если Вы сохраните такой изменённый файл на диск, программа или данные, находящиеся в нём, будут испорчены.
Shift+F4	Создание нового файла в текущей папке
F5	Копирование файлов или папок. вначале установите в соседней панели отображение содержимого целевого каталога или диска, затем перейдите в соседнюю панель, установите указатель на имя нужного файла (папки) и нажмите [F5], после чего нажмите [Enter].
F6	Переименование или перемещение файлов или папок. Для перемещения следует установить указатель на имя соответствующего файла или папки, нажать [F6] и в появившемся окне ввести новое имя или путь, после чего нажать [Enter]. Переименование производится, если файл помещается в эту же папку с другим именем. Отличие от операции копирования состоит в том, что при копировании исходный файл остаётся на прежнем месте, а при перемещении – удаляется.
F7	Создание новой папки (каталога). Установите указатель в любое место панели, содержащей папку, в которой Вам требуется создать новую папку. На экране появляется окно, в котором следует ввести имя создаваемой папки, затем нажать [Enter].
F8	Удаление файлов или папок. После нажатия F8 на экране появится запрос о подтверждении удаления. Для подтверждения удаления нажмите [Enter], для отмены – или [Esc].
F9	Вход в меню операционной оболочки При нажатии на эту клавишу вверху экрана появляется строка меню, содержащая различные пункты. Указатель можно перемещать по пунктам меню с помощью клавиш со стрелками вправо и влево. Нажатие клавиши [Enter] или [стрелка вниз] раскрывает выбранный пункт меню и позволяет выполнить одну из команд (опций) этого пункта. Выход из меню – клавиша [Esc]. Подробно изучить пункты меню конкретного файлового менеджера не представляет труда самостоятельно, используя встроенную справочную систему
F10	Выход из операционной оболочки в операционную систему.

Если стоит задача работы с группой файлов: копирование, перемещение в другую папку, удаление и т.д., их необходимо сначала выделить (или выбрать). Выбранные файлы и каталоги отмечаются жёлтым цветом. Внизу панели появляются сведения о числе выделенных файлов и их общем размере.

Выбор отдельного файла или папки осуществляется нажатием клавиши [Insert].

Выбор группы файлов или папок производится нажатием клавиши [+] в правой части клавиатуры и последующим набором маски (, группового имени, шаблона для выбора). Групповое имя образуется с помощью символов «*» и «?». Символ «*», встретившийся в групповом имени, трактуется операционной системой как «любая последовательность любых символов названия». То есть этому символу соответствует любое количество любых символов названия. Так, групповому имени «а*» соответствует любые названия, начинающиеся с буквы «а»: а1, аzbukа, а2z4. Символ «?» воспринимается ОС как любой одиночный символ, то есть ему соответствует ровно один произвольный символ имени. Например, шаблону «оtchet?.dос» соответствуют любые имена с расширением .dос, в названии которых за отрезком названия следует ровно один символ, например оtchet1.dос, оtchet4.dос, оtchet%.dос, оtchet#.dос и т. д.

Отмена выделения отдельного файла – повторное нажатие [Insert], группы файлов – клавиша [-] в правой части клавиатуры с набором маски.