инфопособие2011

11.5 Виды программных продуктов

Разработчики программных продуктов, как и другие производители товаров, заинтересованы в прибыли от реализации своего товара. Для ее обеспечения, производители ограждают программное обеспечение правовой защитой (законы об авторских правах) и специальными средствами защиты (ключами, ограничением количества установок и пр.). Тем не менее, разработчики ПО, могут выпускать бесплатное и условно бесплатное ПО, например следующих типов:

Естественно, что распространители такого рода программного обеспечения не работают себе в убыток и так называемое «бесплатное» и «условно-бесплатное» ПО должно также приносить прибыль. Добиваются этого распространители ПОразличными способами, которые приведены в таблицах ниже. Способы эти не всегда благовидны или же таковы, что иногда становится выгоднее заплатить за аналогичную программу, чем заполучить активную программу-шпиона или тратить свои ресурсы на надоедливую рекламу. Пользователям необходимо внимательно читать авторские соглашения, прежде чем устанавливать на свой компьютер бесплатную программу

Разновидности условно-бесплатных программ

Пробные (оценочные ) и демонстрационные программы

Контрольные вопросы и задания:

1.Что такое архитектура ЭВМ?

2.Дайте определение слову «программа».

3.Что такое программное обеспечение?

4.На какие типы можно разделить программное обеспечение ПК ?

5.Для чего предназначено системное, прикладное и инструментальное программное обеспечение? Какие программы в него входят?

6.Какое программное обеспечение, относящееся к системному ПО, установлено на ваш компьютер?

7.Какое программное обеспечение, относящееся к инструментальному ПО, установлено на ваш компьютер?

8.Дайте определение понятия «базы данных»

9.Какие функции выполняют СУБД?

10.Перечислите основные модели организации данных.

11.Что такое транзакция?

12.Как классифицируются СУБД?

13.Какое программное обеспечение, относящееся к прикладному ПО, установлено на ваш компьютер?

14.Перечислите этапы разработки программ

15.Укажите этапы разработки программ, выполняемые бес вмешательства человека

16.Чем отличается тестирование от отладки?

17.Какие виды ошибок встречаются в программах?

18.Почему синтаксические ошибки в программах устранять гораздо проще, чем семантические?

19.Как могут проявлять себя семантические ошибки?

20.Когда программа становится программным продуктом?

21.В чем отличие утилитарных программ от программного продукта?

22.Какие требования предъявляются к качеству программного продукта на этапах его проектирования и внедрения?

23.Что должна содержать документация программного продукта?

24.Как влияет наличие семантических ошибок на ход выполнения программы?

25.Перечислите виды бесплатного и условно-бесплатного ПО?

26.Какое бесплатное ПО установлено на вашем компьютере?

27.Какое программное обеспечение вы используете в качестве помощника в образовании?

28.Для чего нужны текстовые редакторы? Табличные процессоры? Базы данных? Какие с их помощью решаются задачи?

29.Подготовьте рефераты на тему:

«Интерфейс современного программного обеспечения»; «Области применения баз данных»; «Пакеты программ для математических и инженерных расчетов».

12 ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

12.1 История операционных систем

В настоящее время операционные системы (ОС) – самые главные составляющие всего программного обеспечения, имеются не только в различных персональных компьютерах (от настольных систем до смартфонов коммуникаторов), нои в других средствах информатизации, таких как сотовые телефоны и смарт-телевизоры. Просто в некоторых устройствах, тип операционной системы явно не указывается разработчиком устройств, но программное обеспечение для управления ресурсами устройства и удобный интерфейс пользователя обеспечивается ими. С повышением интеллектуализации техники, ОС, по всей видимости, появятся в других видах бытовой техники. Поэтому сейчас трудно представить, что были времена, когда ЭВМ обходились без операционных систем.

С развитием электроники, еще на этапе первого поколения ЭВМ, аппаратура совершенствовалась, а в программах помимо вычислений возникали алгоритмы ввода-вывода информации, которые выделялись в самостоятельные подпрограммы. Так появились библиотеки ввода-вывода – набор служебных подпрограмм, облегчающих программирование ЭВМ. Поскольку стоимость машинного времени была очень высокой, возникла потребность в одновременном выполнении нескольких программ; когда одна программа выполняла операции ввода-вывода, другая занимала процессор ЭВМ вычислениями, и наоборот. Выполняющуюся в ЭВМ программу и данные, с которыми программа работала, назвали заданием, а одновременный прогон нескольких программ очередью заданий.

В первое время алгоритмы переключения заданий на процессоре включались прямо в сами программы в виде подпрограмм. Набор таких подпрограмм назывался монитором или супервизором. Кроме того, в него входили библиотеки ввода-вы вода, подпрограммы распределения оперативной памяти, то есть, все алгоритмы, не имеющие прямого отношения к задачам вычислений.

Ещѐ одна проблема заключалась в том, что программы, выполняющиеся в ЭВМ, часто содержат ошибки, в результате которых программа может постоянно занимать процессор («зависать») или ошибочно записывать в оперативную память, где размещаются другие программы, результаты своей работы. Пока программа одна, это еще терпимо, однако если программ несколько, сбой в одной из них приводит к сбою всего набора программ. Следует помнить, что развитие вычислительной техники шло по пути от

ЭВМдля конкретной задачи до универсальной ЭВМ для многих задач, поэтому возникшая проблема требовала неотложного решения.

Выход был найден в создании специальных аппаратных механизмов, защищающих память программ от случайного доступа со стороны других программ. Управление этими механизмами уже нельзя включать в сами программы: память, где размещаются алгоритмы, управляющие защитой, должна быть сама защищена от программ, иначе сбой в исполнении программы может повредить и еѐ. Возникла потребность в специальной программе, которая управляла бы механизмами защиты памяти. Так появился резидентный монитор – к монитору добавили подпрограммы управления защитой памяти и оформили всѐ в виде отдельной программы.

Резидентный монитор – это уже зачатки операционной системы в том виде, в котором еѐ воспринимают сегодня. Теперь прикладные программы стали содержать только реализацию своего алгоритма, обращаясь за вспомогательными алгоритмами к монитору, используя при этом фиксированный набор правил, называющийся прикладным программныминтерфейсом, и впервые стало возможно говорить о переносимости прикладных программ с одной ЭВМ на другую. С возникновения программного интерфейса начался процесс отделения правил работы с ЭВМ от аппаратуры, а ЭВМ стали «приближаться» к человеку.

Программный интерфейс позволил создавать абстрактные понятия, совершенно невыразимые в аппаратуре. Например, появилось понятие файла и соответственно файловой системы – набора интерфейсов и структур данных для организации храпения информации. Возникло понятие процесса (или задачи) как потребителя ресурсов и единицы работы ЭВМ.

Резидентный монитор всегда находится в оперативной памяти ЭВМ (потому его и назвали резидентным), поскольку его подпрограммы нужны для выполнения всех остальных программ, для которых стали применять термины «прикладные программы» или «пользовательские программы».

Конечно, понятия «файл» и «процесс» существовали задолго до появления резидентного монитора. Однако возникновение его как отдельной специальной программы позволило зафиксировать правила работы прикладных программ со служебными подпрограммами.

Следующий виток развития операционных систем характеризуется увеличением набора правил работы и как следствие усложнением самих операционных систем. К резидентному монитору были добавлены вспомогательные программы, облегчающие выполнение частых операций: копирование файлов, редактирование текстов, компиляция программ с языка программирования в машинный код и др. Всѐ вместе назвали операционной

системой, а набор вспомогательных программ – редакторы, компиляторы, программы работы с файлами – системными утилитами. При этом грань, разделяющая системные утилиты и прикладные программы, оказалась довольно условной. Термин «резидентный монитор» трансформировался в ядро операционной системы, причѐм в ядре стали выделять несколько важных частей:

планировщик процессов, подсистема управления памятью, файловая система,

подсистема управления вводом-выводом, программный интерфейс.

12.2 Определения операционной системы

Операционная система это необходимая часть программного обеспечения, без которой невозможна работа современных устройств информатизации и коммуникации. Назначение ОС можно определить как комплекс программ, предназначенный для наиболее эффективного использования всех средств ЭВМ в процессе решения задач, для повышения удобства работы с компьютером. Можно также подробно объяснить какие функции берут на себя современные операционные системы, а вот общего определение операционной системы до сих пор не выработано. Это происходит потому, что операционные системы продолжают развиваться и изменяться, а их характеристики и выполняемые ими функции зависят от направления развития вычислительной техники.

Так, например, когда появились и оформились в систему первые операционные системы, целью которых было распределение ресурсов ЭВМ, в ходу было следующее определение: «Операционная система – это организованный набор программ и данных, разработанный специально для управления ресурсами вычислительной системы, облегчения создания программ для ЭВМ, и также для управления последними». Г. Катцан «Операционные системы. Прагматический подход» (1973 г.) Это взгляд на операционную систему с точки зрения аппаратуры: есть аппаратура ЭВМ, и на ней нужно выполнять программы, а для облегчения этой задачи существует операционная система.

Развитие аппаратного ( внешних устройств ввода-вывода) и прикладного программного обеспечения, в определениях ОС учитывается также и пользователь ЭВМ: «Операционная система – это программа, выступающая посредником между пользователем и аппаратурой ЭВМ. Назначение операционной системы – обеспечить пользователю среду для удобного и

эффективного выполнения программ». (А. Зильбершатц, П. Б. Гэлвин.«Принципы операционных систем». 1998 г.) или:«Операционная система – это программа, управляющая выполнением прикладных программ и выступающая в качестве интерфейса между пользователем и аппаратурой ЭВМ. Можно считать, что к операционной системе предъявляются три требования: удобство, эффективность и возможность развития». (У. Сталлингс.«Операционные системы». 1995 г.)

А вот Эндрю Таненбаум в книге «Современные операционные системы», (1992 г.) дал два определения операционной системы:

с точки зрения пользователя:«Операционная система как расширенная ЭВМ. Функция операционной системы – предоставить пользователю эквивалент расширенной ЭВМ, или виртуальной ЭВМ, которую удобнее программировать, чем основную ЭВМ»

сточки зрения аппаратуры: «Операционная система как администратор ресурсов. Цель операционной системы – отслеживать, кто использует данный ресурс, удовлетворять запросы к ресурсам и протоколировать их использование, а также разрешать конфликты при доступе к ней самых различных задач и пользователей».

Скорее всего, с развитием средств обработки информации и коммуникации, определения ОС будут продолжать эволюционировать, а нам нужно иметь представление о назначении ОС, решаемых ею задачах и уметь с еѐ помощью эффективно использовать ресурсы вычислительной системы

Уже упоминалось, что ОС входит в состав системных программ. Она загружается вместе с включением компьютера. Благодаря ОС пользователь может вести диалог с компьютерном на понятном пользователю языке приближенном к естественному, тем самым, освобождая пользователя от многих рутинных и довольно нудных операций, связанных с использованием аппаратных средств компьютера: процессора, оперативной памяти, печатающего устройства и т.д.

12.3 Состав операционной системы

Если первые ОС были компактны (ранние версии MS DOS не превышали 50 тыс. команд), то с развитием вычислительной техники и технологий, их размеры росли и растут экспоненциально. Так UNIX 7.5 BellLaboratories середины 80-х гг. состоял примерно из 100 тыс. машинных команд, а вот WindowsVista, выпущенная в 2008 году, занимает уже 15 ГБ памяти.

В зависимости от выполняемых функций и решаемых задач, модули ОС, отвечающие за них, формируются в подсистемы операционной системы.Наиболее важными подсистемами управления ресурсами являются

подсистемы управления процессами, памятью, файлами и внешними устройствами, а подсистемами, общими для всех ресурсов, являются подсистемы пользовательского интерфейса, защиты данных и администрирования.

Подсистема управления процессами непосредственно влияет на функционирование вычислительной системы. Для каждой выполняемой программы ОС организует один или более процессов. Каждый такой процесс представляется в ОС информационной структурой (таблицей, дескриптором, контекстом процессора), содержащей данные о потребностях процесса в ресурсах, а также о фактически выделенных ему ресурсах (область оперативной памяти, количество процессорного времени, файлы, устройства ввода-вывода и др.). Кроме того, в этой информационной структуре хранятся данные, характеризующие историю пребывания процесса в системе: текущее состояние (активное или заблокированное), приоритет, состояние регистров, программного счетчика и др.

В современных мультипрограммных ОС может существовать одновременно несколько процессов, порожденных по инициативе пользователей и их приложений, а также инициированных ОС для выполнения своих функций (системные процессы). Поскольку процессы могут одновременно претендовать на одни и те же ресурсы, подсистема управления процессами планирует очередность выполнения процессов, обеспечивает их необходимыми ресурсами, обеспечивает взаимодействие и синхронизацию процессов.

Подсистема управления памятью производит распределение физической памяти между всеми существующими в системе процессами, загрузку и удаление программных кодов и данных процессов в отведенные им области памяти, настройку адресно-зависимых частей кодов процесса на физические адреса выделенной области, а также защиту областей памяти каждого процесса. Стратегия управления памятью складывается из стратегий выборки, размещения и замещения блока программы или данных в основной памяти. Соответственно используются различные алгоритмы, определяющие, когда загрузить очередной блок в память (по запросу или с упреждением), в какое место памяти его поместить и какой блок программы или данных удалить из основной памяти, чтобы освободить место для размещения новых блоков.

виртуальной памяти позволяет программисту считать, что в его распоряжении имеется однородная оперативная память, объем которой ограничивается только возможностями адресации, предоставляемыми системой программирования.