Лекции 140400

Лекция 4 140400

На каждый из двух входов S и R могут подаваться входные сигналы в виде кратковременных импульсов.

Наличие импульса на входе будем считать единицей, а его отсутствие — нулем.

Реализация триггера с помощью вентилей ИЛИ—НЕ и соответствующая

Если на входы триггера подать S="1", R="0", то на выходе Q верхнего вентиля появится "0". После этого на входах нижнего вентиля окажется R="0",

Подача на оба входа R и S логического "0" может привести к неоднозначному результату, поэтому эта комбинация входных сигналов запрещена.

Поскольку один триггер может запомнить только один разряд двоичного кода, то для запоминания байта нужно 8 триггеров. Современные микросхемы памяти содержат миллионы триггеров.

Сумматор — это электронная логическая схема, выполняющая суммирование двоичных чисел.

Сумматор служит, прежде всего, центральным узлом арифметикологического устройства компьютера, однако он находит применение также и в других устройствах машины.

При сложении чисел A и B в одном i-ом разряде приходится иметь дело с тремя цифрами:

1)цифра ai первого слагаемого;

2)цифра bi второго слагаемого;

3)перенос pi–1 из младшего разряда.

В результате сложения получаются две цифры: 1) цифра ci для суммы;

41

Лекция 4 140400

2) перенос pi из данного разряда в старший.

Таким образом, одноразрядный двоичный сумматор есть устройство с тремя входами и двумя выходами.

Многоразрядный двоичный сумматор, предназначенный для сложения многоразрядных двоичных чисел, представляет собой комбинацию одноразрядных сумматоров, причём для двух соседних сумматоров выход переноса одного сумматора является входом для другого.

Например, схема вычисления суммы C = (с3 c2 c1 c0) двух двоичных трехразрядных чисел A = (a2 a1 a0) и B = (b2 b1 b0) может иметь вид:

42

Лекция 5 140400

Лекция 5.

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1 Классификация программного обеспечения

2 Прикладное программное обеспечение

3 Системное программное обеспечение

1 КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Программное обеспечение (sowtware) - совокупность программ обработки данных, выполняемых вычислительной системой с необходимыми для их эксплуатации документами.

Программное обеспечение является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО.

К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО.

Интерфейс — совокупность методов и правил (алгоритмов) взаимодействия устройств (аппаратных) и программ между собой или с пользователем, а также средств, реализующих это взаимодействие.

Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ — от игровых до научных.

В настоящее время существует несколько классификаций программного обеспечения (ПО) и разные определения различных видов ПО.

Наиболее общей является классификация, в которой основополагающим признаком служит сфера (область) использования ПО:

-аппаратная часть компьютеров и сетей ЭВМ;

-технология разработки программ;

-функциональные задачи различных предметных областей. Исходя из этого, выделяют три класса ПО:

-системное программное обеспечение;

-инструментарий технологии программирования;

-пакеты прикладных программ.

2 ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Прикладные программы — это любые конкретные программы, способствующие решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области и предназначенные для решения функциональных задач.

Взаимодействие прикладных программ с процессором, оперативной памятью и другими аппаратными компонентами компьютера осуществляется при этом только через системные программы, т. е. имеет место иерархия компонентов ПО с точки зрения доступа к аппаратным ресурсам.

Среди наиболее важных функций прикладных программ можно выделить: обработку текстов; проведение вычислений; организация информации; управление вводом-выводом. Обычно различные функции настолько тесно переплетаются друг с другом, что трудно сказать, где

43

Лекция 5 140400

кончается одна и начинается другая. Хотя большинство функций в той или иной степени используется в любой программе, одна из них всегда преобладает.

Прикладное программное обеспечение можно разделить на специализированное прикладное ПО и универсальное прикладное ПО.

Универсальное прикладное ПО предназначено для работы с объектами, общими для абсолютного большинства проблемных областей; например символы, числа, графические элементы;

К универсальному прикладному ПО относятся офисные системы, системы управления базами данных, программные средства работы с мультимедиаинформацией и системы искусственного интеллекта.

Специализированное прикладное ПО предназначено для работы с объектами, относящимися к сфере профессиональной деятельности пользователя; например подразделение бухгалтерского типа.

Специализированное прикладное ПО можно разделить на

профессиональное и потребительское. Данное деление достаточно условно,

так как одна и та же программа может быть использована и в профессиональной, и в бытовой сфере, так игровые программы могут быть использованы в целях тестирования либо как тренажеры.

2.1 Пакеты прикладных программ

Пакеты прикладных программ (ППП) – это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией.

Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.

ППП имеют известную обособленность. Они разрабатываются обычно независимо от других компонентов программного обеспечения.

Все ППП могут быть разбиты на три группы:

-пакеты, расширяющие возможности операционных систем;

-пакеты общего назначения;

-пакеты, ориентированные на работу в АСУ.

ППП, расширяющие возможности операционных систем, обеспечивают функционирование ЭВМ различных конфигураций. К ним относятся пакеты, обеспечивающие работу многомашинных комплексов типовых конфигураций, диалоговые системы, системы для работы в реальном масштабе времени, удаленную пакетную обработку.

ППП общего назначения включают в себя набор программ для широкого круга применений: для алфавитно-цифровых и графических дисплеев, графопостроителей, систем программирования для специальных языков, а также для научно-технических расчетов, математического программирования, обработки матриц, различного вида моделирования, решения задач теории массового обслуживания и т.д.

44

Лекция 5 140400

ППП, ориентированные на работу в АСУ, включают в себя набор программ для общецелевых систем обработки банков данных; информационнопоисковых систем общего назначения, систем обработки документов.

Пакеты прикладных программ поставляются отдельно от программного обеспечения вычислительных средств и не входят в состав операционных систем. Чтобы пользователь мог применить ППП для решения конкретной задачи, пакет должен обладать средствами настройки (иногда путём введения некоторых дополнений).

Разработка пакета не должна требовать модификации операционных систем. Если пакет требует внесения изменений в управляющую программу, то это выполняется в процессе загрузки и инициализации пакета.

ППП обеспечивают значительное снижение требований к уровню профессиональной подготовки пользователей в области программирования, вплоть до возможности эксплуатации пакета без программиста.

Существующие ППП охватывают почти все сферы человеческой деятельности, связанной с обработкой информации.

Данный класс программных продуктов весьма динамичен как по составу реализуемых ими функций, так и по используемому для их создания инструментарию разработчика.

2.2 Проблемно-ориентированные, интегрированные и методоориентированные пакеты прикладных программ

2.2.1 Проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ

Это самый представительный класс программных продуктов, внутри которого проводите классификация по разным признакам:

-типам предметных областей;

-информационным системам;

-функциям и комплексам задач, реализуемых программным способом, и

др.

Он включает следующие проблемно-ориентированные программные продукты.

Системы обработки текстов (текстовые редакторы).

Практически каждый документ содержит текстовую часть. Для работы с текстом предназначаются текстовые процессоры (Word Processors - WP). В настоящее время известны десятки и сотни WP, различающиеся направленностью, возможностями, сервисом, качеством формируемых документов.

В текстовых процессорах выделяют две группы.

Первая группа ориентирована на создание документов разной степени сложности с мощными средствами форматирования и включения графики. Они используются повсеместно при отработке документов различной сложности, от простейших справок до фундаментальных книг.

Вторая группа текстовых процессоров (их часто называют редакторами) ориентирована для работы с чисто текстовыми файлами, среди которых могут

45

Лекция 5 140400

быть тексты программ, написанные на различных языках, конфигурационные файлы, файлы настройки и др. Они имеют достаточно скромные характеристики.

Современные текстовые процессоры позволяют создавать документы трех типов:

-печатные документы, которые создаются и распечатываются на одном рабочем месте или в одной рабочей группе.

-электронные документы в формате текстового процессора, которые передаются заказчику в виде файлов.

-Web-документы, их преобразование в печатные документы не планируется.

Ксистемам обработки текстов относят также и настольные издательские системы (НИС) — программы, предназначенные для профессиональной издательской деятельности и позволяющие осуществлять электронную верстку широкого спектра основных типов документов.

Системы обработки электронных таблиц.

Электронные таблицы (табличные процессоры) — пакеты программ, предназначенные для обработки табличным образом организованных данных.

Электронная таблица - это компьютерный эквивалент обычной таблицы, в ячейках которой, имеющих свой номер, записаны данные различных типов: тексты, даты, формулы, числа.

Висходном состоянии на экране отображается значение этой формулы, а не она сама. Операндами формулы могут быть математические функции, константы, номера ячеек (содержимое ячейки с указанным номером). Ячейка ЭТ имеет сложную «многослойную» структуру, в ней может стоять ссылка на другую ячейку, значение которой является результатом вычислений по другой формуле и т.д.

Главное достоинство электронной таблицы - это возможность мгновенного пересчета всех данных, связанных формульными зависимостями при изменении значения любого операнда.

Основная область применения электронных таблиц - это те сферы человеческой деятельности, где информация требует при обработке проведения математических расчетов. Реляционные базы данных, также представляемые с помощью таблиц, к расчетам, как правило, не приспособлены.

Внастоящее время известно много вариантов электронных таблиц, все они разнятся лишь интерфейсом и сервисными возможностями.

Все табличные процессоры обеспечивают графическое представление данных, для этого к ним подключают графические редакторы.

Системы управления базами данных

База данных (БД) - это поименованная совокупность структурированные данных, относящихся к определенной предметной области, хранящихся совместно в памяти ЭВМ.

Работа с базами данных трудоемкая и утомительная.

46

Лекция 5 140400

Системы управления базами данных (СУБД) предназначены для автоматизации процедур создания, хранения и извлечения электронных данных. Многие существующие экономические, информационно-справочные, банковские, программные комплексы реализованы с использованием инструментальных средств СУБД.

Для различных классов компьютеров и операционных средств разработано множество СУБД, отличающихся по способу организации данных, формату данных, языку формирования запросов.

В последнее время стали среди СУБД популярными Access (входит в состав MS Office), Lotus, Oracle.

Access - в переводе с английского означает "доступ". MS Access - это функционально полная реляционная СУБД. Кроме того, MS Access одна из самых мощных, гибких и простых в использовании СУБД. В ней можно создавать большинство приложений, не написав ни единой строки программы, но если нужно создать нечто очень сложное, то на этот случай MS Access представляет мощный язык программирования - Visual Basic Aplication.

К основным объектам Access относятся таблицы, запросы, формы, отчеты, макросы и модули.

Системы деловой графики

Графические редакторы — пакеты, предназначенные для обработки графической информации. Они делятся на ППП обработки растровой графики и изображений и ППП обработки векторной графики.

ППП обработки растровой графики и изображений предназначены для работы с фотографиями и включают в себя набор средств по кодированию фотоизображений в цифровую форму. Признанный лидер среди пакетов данного класса — Adobe Photoshop.

Пакеты для работы с векторной графикой предназначены для профессиональной работы, связанной с художественной и технической иллюстрацией с последующей цветной печатью. Своеобразным стандартом в этом классе является пакет CorelDraw.

Организаторы работ

Организаторы работ — это пакеты программ, предназначенные для автоматизации процедур планирования использования различных ресурсов (времени, денег, материалов) как отдельного человека, так и всей фирмы или ее структурных подразделений. Выделяют две разновидности пакетов данного класса: управления проектами и организации деятельности отдельного человека.

Пакеты первого типа предназначены для сетевого планирования и управления проектами. Пакеты второго типа представляют собой своего рода электронных помощников делового человека, они выполняют функции электронных секретарей.

Пакеты программ мультимедиа

Они предназначены для использования ПЭВМ для отображения и обработки аудио- и видеоинформации. Помимо программных средств

47

Лекция 5 140400

компьютер при этом должен быть оборудован дополнительными платами, позволяющими осуществлять ввод-вывод аналоговой информации, ее преобразование в цифровую форму.

Среди мультимедиа-программ можно выделить две небольшие группы. Первая включает пакеты для обучения и досуга. Они содержат

аудиовизуальную информацию по определенной тематике. Разнообразие их огромно: электронные энциклопедии по отраслям знаний; электронные учителя; деловые игры.

Вторая группа включает программы для подготовки видеоматериалов для создания мультимедиа представлений, демонстрационных дисков и стендовых материалов.

Системы автоматизации проектирования

Системы автоматизации проектирования — разновидность пакетов программ, связанная с обработкой графических изображений. Они предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, автомобилестроении, промышленном строительстве и т.п. Пакеты САПР обладают набором инструментальных средств, обеспечивающих реализацию следующих основных функций:

-коллективная работа в сети пользователей с пакетом;

-экспорт-импорт файлов всевозможных форматов;

-масштабирование объектов;

-управление объектами в части их группировки, передвижения с растяжкой, поворота, разрезание, изменение размеров, работа со слоями;

-использование разнообразных чертежных инструментов, использование библиотеки символов, выполнение надписей и т.д.;

-работа с цветом;

-автоматизация отдельных процедур с использованием встроенного

макроязыка и др.

Своеобразным стандартом среди программ данного класса являются пакеты AutoCAD.

Группа финансовых программ

Группа финансовых программ представлена разнообразными пакетами: для ведения деловых записей типа записной книжки и расчета финансовых операций.

С помощью отечественных программ: «Турбобухгалтер», «1C: Бухгалтерия», «Бухгалтер» и др. можно автоматизировать бухгалтерский учет.

2.2.2 Интегрированные ППП

Интегрированные пакеты программ - набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные технологии, реализованные на общей вычислительной и операционной платформе.

Компоненты интегрированных пакетов могут работать изолированно друг от друга, но основные достоинства интегрированных пакетов проявляются

48

Лекция 5 140400

при их разумном сочетании друг с другом. Пользователи интегрированных пакетов имеют унифицированный для различных компонентов интерфейс, тем самым обеспечивается относительная легкость процесса их освоения.

Интегрированные пакеты программ — по количеству наименований продуктов немногочисленная, но в вычислительном плане довольно мощная и активно развивающаяся часть ПО.

Полносвязанные интегрированные пакеты

Традиционные, или полносвязанные, интегрированные комплексы представляют собой многофункциональный автономный пакет, в котором в одно целое соединены функции и возможности различных специализированных (проблемно-ориентированных) пакетов, родственных в смысле технологии обработки данных на отдельном рабочем месте.

Вэтих программах происходит интеграция функций редактора текстов, системы управления базами данных и табличного процессора. В целом стоимость такого пакета гораздо ниже суммарной стоимости аналогичных специализированных пакетов.

Врамках интегрированного пакета обеспечивается связь между данными, однако при этом сужаются возможности каждой компоненты по сравнению с аналогичным специализированным пакетом. В современных пакетах простота интерфейса позволяет применять его без предварительного обучения персонала.

Объектно-связанные интегрированные пакеты

В настоящее время активно реализуется другой подход интеграции программных средств: объединение специализированных пакетов в рамках единой ресурсной базы, обеспечение взаимодействия приложений (программ пакета) на уровне объектов и единого упрощенного центра-переключения между приложениями. Интеграция в этом случае носит объектно-связанный характер.

Типичный и мощный пакет данного типа: Microsoft Office. Особенностью такого типа интеграции пакетов является использование общих ресурсов. Целесообразность создания таких пакетов связана с получением дополнительного эффекта от интеграции по отношению к простой сумме составляющих его компонент. В состав этого пакета входит программное обеспечение для работы с различными типами документов: текстами, электронными таблицами, базами данных и др.

OLE-технология [олэй] — технология связывания и внедрения объектов в другие документы и объекты, позволяет передавать часть работы от одной программы редактирования к другой и возвращать результаты назад.

Механизм динамической компоновки объектов дает возможность пользователю помещать информацию, созданную одной прикладной программой, в документ, формируемый в другой. При этом пользователь может редактировать информацию в новом документе средствами того продукта, с помощью которого этот объект был создан.

49

Лекция 5 140400

2.2.3 Методо-ориентированные ППП.

Данный класс включает программные продукты, обеспечивающие независимо от предметной области и функций информационных систем математические, статистические и другие методы решения задач.

Наиболее распространены методы математического программирования, решения дифференциальных уравнений, имитационного моделирования, исследования операций.

Не смотря на то, что современные табличные процессоры значительно расширили набор встроенных функций, реализующих статистическую обработку, предлагают информационные технологии статистического анализа, возникла необходимость в использовании специализированных программных средств статистической обработки, обеспечивающих высокую точность и многообразие статистических методов, также растет.

На базе методов сетевого планирования с экономическими показателями проекта, формированием отчетов различного вида оформилось новое направление программных средств - управление проектами, пользователями этих программ являются менеджеры проектов.

2.3 Программный продукт

Программный продукт - комплекс взаимосвязанных программ для решения определенной проблемы (задачи) массового спроса, подготовленный к реализации как любой вид промышленной продукции.

Программный продукт должен быть соответствующим образом подготовлен к эксплуатации, иметь необходимую техническую документацию, предоставлять сервис и гарантию надежной работы программы, иметь товарный знак изготовителя, а также желательно наличие кода государственной регистрации.

Программные продукты могут создаваться как:

-индивидуальная разработка под заказ;

-разработка для массового распространения среди пользователей.

Отличительной особенностью программных продуктов должна быть их системность - функциональная полнота и законченность реализуемых функций обработки, которые применяются в совокупности.

Основными видами такого рода программного обеспечения являются: Shareware (условно-бесплатное ПО) - программное обеспечение, которое

можно использовать в течение пробного периода. По его истечении следует либо прекратить использование, либо заплатить автору регистрационную плату. Это самый представительный вид программ, в который входят практически все утилиты, а часто — и весьма серьезные программные пакеты.

Freeware (бесплатное ПО) - свободно распространяемое ПО, авторские права которого сохраняются. Как правило, в виде freeware распространяются небольшие вспомогательные программы-утилиты, разработанные независимыми программистами. Однако сегодня статус freeware имеют и весьма серьезные пакеты известных производителей — например, офисный пакет StarOffice корпорации Sun, операционные системы семейства Linux и практически все программы, созданные для них.

Public domain software (свободное ПО) - свободно распространяемое ПО, автор, которого отказался от своих авторских прав.

50