Р
Генерация запроса
Входные сообщения
Анализ запросов
ис. 9.1 Организация
взаимодействия пользователя и ЭВМ.
Данный режим является основным на современном этапе развития компьютерных систем обработки информации, характерной чертой которого является широкое внедрение практически во все сферы деятельности человека персональных компьютеров (ПК) - однопользовательских микроЭВМ, удовлетворяющих требованиям общедоступности и универсальности применения. Наибольшую эффективность от внедрения вычислительной техники обеспечивают не отдельные ПК, а вычислительные сети - совокупность компьютеров и терминалов, соединенных с помощью каналов связи в единую систему распределенной обработки данных.
Поколения электронных вычислительных машин
Развитие электронных вычислительных машин можно условно разбить на несколько этапов (поколений ЭВМ), которые имеют свои характерные особенности.
Первый этап (ЭВМ первого поколения) - до конца 50-х годов ХХ века Точкой отсчета эры ЭВМ 1946 г., когда был создан первый электронный цифровой компьютер «Эниак» (Electronic Numerical Integrator and Computer). Вычислительные машины этого поколения строились на электронных лампах, потребляющих огромное количество электроэнергии и выделяющих много тепла. Числа в ЭВМ вводились с помощью перфокарт и набора переключателей, а программа задавалась соединением гнезд на специальных наборных платах. Производительность такой гигантской ЭВМ была ниже, чем современного калькулятора. Широкому использованию этих ЭВМ, кроме дороговизны, препятствовали также низкая надежность, ограниченность их ресурсов и чрезвычайно трудоемкий процесс подготовки, ввод и отладка программ, написанных на языке машинных команд. Основными их пользователями были ученые, решавшие наиболее актуальные научно-технические задачи, связанные с развитием реактивной авиация, ракетостроения и т. д. Типичные характеристики ЭВМ первого поколения (на примере БЭСМ- 1, 1953 г.): емкость памяти - 2048 слов; быстродействие - 7000—8000 оп/с; разрядность—тема команд - трехадресная; устройство ввода - перфолента; внешние запоминающие устройства — барабаны на 5120 слов; магнитная лента - до 120 000 слов; вывод на быструю цифровую печать — 300 строк в минуту.
Второй этап (ЭВМ второго поколения) — до середины 60-х годов ХХ века. Развитие электроники привело к изобретению в 1948 г. нового полупроводникового устройства – транзистора, (создатели транзистора - сотрудники американской фир-Laboratories физики У.Шокли, У. Браттейн и Д.Бардин за это достижение были удостоены Нобелевской премии). Появление ЭВМ, построенных на транзисторах, привело к уменьшению габаритов, массы, энергопотребления и стоимости, а также увеличению их надежности и производительности. Первой транзисторной ЭВМ была созданная в 1955 г. бортовая ЭВМ для межконтинентальной баллистической ракеты ATLAS.
Среди известных отечественных машин второго поколения необходимо отметить БЭСМ4, М-220 (200 тыс. оп./с), Наири, Мир, МИНСК, РАЗДАН, Днепр. Наилучшей отечественной ЭВМ второго поколения считается БЭСМ-6, созданная в 1966 г. Она имела основную и промежуточную память (на магнитных барабанах) объемами соответственно 128 и 512 Кбайт, быстродействие порядка 1 млн. оп./с и довольно обширную периферию (магнитные ленты и диски, графопостроители, разнообразные устройства ввода-вывода). В этот период появились так называемые алгоритмические языки высокого уровня, средства которых допускают описание всей необходимой последовательности вычислительных действий в наглядном, легко воспринимаемом виде. Программа, написанная на алгоритмическом
языке, непонятна компьютеру, воспринимающему только язык своих собственных команд. Поэтому специальные программы, которые называются трансляторами переводят программу с языка высокого уровня на машинный язык. Появился широкий набор библиотечных программ для решения разнообразных математических задач. Были созданы мониторные системы, управляющие режимом трансляции и исполнения программ. Из мониторных систем в дальнейшем выросли современные операционные системы (комплексы служебных программ, обеспечивающих лучшее распределение ресурсов ЭВМ при использовании пользовательских задач).
Третий этап (ЭВМ третьего поколения) - до начала 70-х годов Элементной базой в ЭВМ третьего поколения являются интегральные схемы. Создание технологии производства интегральных схем, состоящих из десятков электронных элементов, образованных в прямоугольной пластине кремния с длиной стороны не более 1 см, позволило увеличить быстродействие и надежность ЭВМ на их основе, а также уменьшить габариты, потребляемую мощность и стоимость ЭВМ.
Машины третьего поколения - это семейство машин с единой архитектурой, т. е программно-совместимых. Они имеют развитые операционные системы, обладают возможностями мультипрограммирования, т.е. одновременного выполнения нескольких программ. Многие задачи управления памятью, устройствами и ресурсами стала брать на себя операционная система или же непосредственно сама машина. Примеры машин третьего поколения - семейство IВМ-36О, IВМ-370, РDР-8, РDР-11, отечественные ЕС ЭВМ (единая система ЭВМ), СМ ЭВМ (семейство малых ЭВМ) и др. Быстродействие машин внутри семейства изменяется от нескольких десятков тысяч до миллионов операций в секунду. Емкость оперативной памяти достигает нескольких сотен тысяч слов. В этот период широкое распространение получило семейство мини – ЭВМ. Простота обслуживания, сравнительно низкая стоимость и малые габариты позволяли снабдить этими машинами небольшие коллективы исследователей.
Четвертый этап (ЭВМ четвертого поколения) – по настоящее время. Этот этап условно делят на два периода: первый – до конца 70-х годов и второй – с начала 80-х по настоящее время.В первый период успехи в развитии электроники привели к созданию больших интегральных схем (БИС), где в одном кристалле размещалось несколько десятков тысяч электронных элементов. Это позволило разработать более дешевые ЭВМ, имеющие большую память и меньший цикл выполнения команд: стоимость байта памяти и одной машинной операции резко снизилась. Но так как затраты на программирование почти несокращались, то на первый план вышла задача экономии человеческих, а не машинных ресурсов.
Разрабатывались новые ОС, позволяющие программистам отлаживать свои программы прямо за дисплеем ЭВМ, что ускоряло разработку программ. В 1971 г. был изготовлен первый микропроцессор — большая интегральная схема (БИС), в которой полностью размещался процессор ЭВМ простой архитектуры. В 70-х годах стали изготовлять и микро-ЭВМ - универсальные вычислительные системы, состоящие из процессора, памяти, схем сопряжения с устройствами ввода - вывода и тактового генератора, размещенных в одной БИС (однокристальная ЭВМ) или в нескольких БИС установленных на одной плате (одноплатная ЭВМ). Примерами отечественных ЭВМ этого периода являются СМ - 1800, «Электроника 60М» и др.
Во втором периоде улучшение технологии БИС позволяло изготовлять дешевые электронные схемы, содержащие сотни тысяч элементов в кристалле — схемы сверхбольшой степени интеграции - СБИС.
Появилась возможность создать прибор с габаритами телевизора, в котором размещались микро-ЭВМ, клавиатура, а также схемы сопряжения с малогабаритным печатающим устройством, измерительной аппаратурой, другими ЭВМ и т. п.
С точки зрения структуры машины этого поколения представляют собой многопроцессорные и многомашинные комплексы, работающие на общую память и общее поле внешних устройств. Для этого периода характерно широкое применение систем управления базами данных, компьютерных сетей, систем распределенной обработки данных. Последующие поколения ЭВМ будут представлять, по-видимому, оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой — с распределенной сетью большого числа (десятки тысяч) несложных процессоров, моделирующих структуру нейронных биологических систем, произойдет качественный переход от обработки данных к обработке знаний.
Классификация средств обработки информации
Существуют различные системы классификации электронных средств обработки информации: по архитектуре, по производительности, по условиям эксплуатации, по количеству процессоров, по потребительским свойствам и т. д. Один из наиболее ранних методов классификации - классификация по производительности и характеру использования компьютеров. В соответствии с этой классификацией компьютерные средства обработки можно условно подразделить на:
1) микрокомпьютеры; 2) мэйнфреймы; 3) суперкомпьютеры. Данная классификация достаточно условна, поскольку интенсивное развитие технологий производства электронных компонентов и значительный прогресс в совершенствовании архитектуры компьютеров и наиболее важных составляющих их элементов приводят к размыванию границ между указанными классами средств вычислительной техники.
Вычислительная (компьютерная) сеть — комплекс территориально рассредоточенных ‚ ЭВМ и терминальных устройств, соединенных между собой каналами передачи данных.
Для характеристики ЭВМ вместо производительности обычно указывают тактовую частоту, более объективно определяющую быстродействие машины, так как каждая операция требует для своего выполнения вполне определенного количества тактов. Зная тактовую частоту, можно достаточно точно определить время выполнения любой машинной операции. Быстродействие ЭВМ измеряется в следующих единицах:
1) МИПС (МIРS — Mega Instruction Per Second) - миллион операций над числами с фиксированной занятой (точкой) в секунду;
2) МФЛОПС (MFLOPS — Mega Floating Operations Per Second) миллион операций над числами с плавающей запятой (точкой) в секунду;
3) КОПС (KOPS – Kilo Operations Per Second) для низкоуровневых ЭВМ — тысяча неких усредненных операций над числами в секунду;
4) ГФЛОПС (GFLOPS – Giga Floating Operations Per Second) миллиард операций в секунду над числами с плавающей запятой (точкой) в секунду. Микрокомпьютеры: Первоначально определяющим признаком микрокомпьютера служило наличие в нем микропроцессора, т.е. центрального процессора выполненного в виде одной микросхемы. Сейчас микропроцессоры используются во всех без исключения классах ЭВМ, а к микрокомпьютерам относят более компактные в сравнении с мэйифреймами ЭВМ, имеющие производительность до сотен МИПС. Современные модели микрокомпьютеров обладают несколькими микропроцессорами. Производительность компьютера определяется не только характеристиками применяемого микропроцессора, но и емкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др. Микрокомпьютеры представляют собой инструменты для решения разнообразных сложных задач. Их микропроцессоры с каждым годом увеличивают мощность, а периферийные устройства — эффективность.
Разновидность микрокомпьютера — микроконтроллер. Это основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.
Персональные компьютеры (ПК) - микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на одного пользователя и управляемые одним человеком. В класс персональных компьютеров входят различные вычислительные машины – от дешевых с небольшой оперативной памятью, с памятью программы на кассетной ленте и обычным телевизором в качестве дисплея (80-е годы), до сверхсложных машин с мощным процессором, винчестерским накопителем емкостью в десятки гигабайт, с цветными графическими устройствами высокого разрешения, средствами мультимедиа и другими дополнительными устройствами. Персональные компьютеры можно классифицировать и по конструктивным особенностям (рис9.2).
Рис.9.2
Классификация ПК по конструктивным
особенностям.
Переносные компьютеры обычно нужны руководителям предприятий, менеджерам, ученым, журналистам, которым приходится работать вне офиса — дома, на презентациях или во время командировок.
Laptop (наколенник, от Iаp - колено и top - поверх) по размерам близок к обычному портфелю. По основным характеристикам (быстродействие, память) примерно соответствует настольным ПК. Сейчас компьютеры этого типа уступают место еще меньшим.
Notebook (блокнот, записная книжка) по размерам ближе к книге крупного формата. Имеет вес около З кг. Помещается в портфель-дипломат. Для связи с офисом его обычно комплектуют модемом. Ноутбуки зачастую снабжают приводами CD-ROM. Многие современные ноутбуки включают в себя взаимозаменяемые блоки со стандартными разъемами. Такие модули предназначены для очень разных функций. В одно и то же гнездо можно по мере надобности вставлять привод компакт-дисков, накопитель на магнитных дисках, запасную батарею или съемный винчестер. Ноутбук устойчив к сбоям в энергопитании. Даже если он получает энергию от обычной электросети, в случае какого-либо сбоя он мгновенно переходит на питание от аккумуляторов.
Рalmtop (наладонник) - самые маленькие современные персональные компьютеры. Умещаются на ладони. Магнитные диски в них заменяет энергонезависимая электронная память. Нет и накопителей на дисках - обмен информацией с обычными компьютерами идет по линиям связи. Если Palmtop дополнить набором деловых программ, записанных в его постоянную память, получится персональный цифровой помощник (Personal Digital Assistant). Мейнфреймы. Предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200—300 рабочих мест. Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5—б раз дешевле, чем распределенная обработка при клиент-серверном подходе с использованием микроЭВМ. Известный мэйнфрейм 8/390 фирмы IBM обычно оснащается не менее чем тремя процессорами. Максимальный объем оперативного хранения достигает 342 терабайт. Производительность его процессоров, пропускная способность каналов, объем оперативного хранения позволяют наращивать число рабочих мест в широком диапазоне с помощью простого добавления процессорных плат, модулей оперативной памяти и дисковых накопителей.
Несколько мэйнфреймов могут работать совместно под управлением одной операционной системы над выполнением единой задачи.
Суперкомпьютеры - это очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 МФЛОПС. Они называются сверхбыстродействующими. Создать такие высокопроизводительные ЭВМ по современной технологии на одном микропроцессоре не представляется возможным ввиду ограничения, обусловленного конечным значением скорости распространения электромагнитных волн (300 000 км/с), так как время распространения сигнала на расстояние несколько миллиметров (линейный размер стороны МП) при быстродействии 100млрд оп./с становится соизмеримым со временем выполнения одной операции. Поэтому суперЭВМ создаются в виде высокопараллельных многопроцессорных вычислительных систем (МПВС).
Классификация программного обеспечения.
Под программным обеспечением(Software) – понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой и необходимых для их эксплуатации документов.
Все программы по характеру использования и категориям пользователей подразделяют на два класса - утилитарные программы и программные продукты (изделия). Утилитарные программы («программы для себя») предназначены для удовлетворения нужд их разработчиков. Чаще всего утилитарные программы выполняют роль сервиса в технологии обработки данных либо являются программами решения функциональных задач, не предназначенных для широкого распространения. Программные продукты (изделия) предназначены для удовлетворения потребностей пользователей, широкого распространения и продажи.
Программный продукт - комплекс взаимосвязанных программ для решения П определённой проблемы (задачи) массового спроса, подготовленный к реализации как (любой вид промышленной продукции.
Программные продукты можно классифицировать по разным признакам. Наиболее общей является классификация, в которой основополагающим признаком служит сфера (область) использования программных продуктов: • аппаратная часть компьютеров и сетей ЭВМ; • технология разработки программ; • функциональные задачи различных предметных областей. Исходя из этого выделяют три класса программных продуктов: 1) системное программное обеспечение; 2) инструментарий технологии программирования; 3)пакеты прикладных программ.
Системное программное обеспечение.
Системное программное обеспечение (System Software) - совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютеров и сетей ЭВМ.
Системные программы выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера — центральным процессором, памятью, вводом – выводом. Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.
Структура системного программного обеспечения представлена на рис (9.3).
Рис9.3 Классификация системного программного обеспечения компьютера.
Системное ПО состоит из базового программного обеспечения, которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сервисного программного обеспечения, которое может быть приобретено дополнительно.
В базовое программное обеспечение входят: 1) операционная система; 2) операционные оболочки (текстовые и графические); 3) системные утилиты
Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ. Она выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем – с другой. Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в оперативном запоминающем устройстве. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.
В функции операционной системы входит: 1) осуществление диалога с пользователем; 2) ввод-вывод и управление данными; 3) планирование и организация процесса обработки программ; 4) распределение ресурсов (оперативной памяти, процессора, внешних устройств); 5) запуск программ на выполнение; 6) всевозможные вспомогательные операции обслуживания; 7) передача информации между различными внутренними устройствами; 8) программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).
Операционные системы для персональных компьютеров делятся на:
1) одно- и многозадачные (в зависимости от возможного числа запускаемых и выполняемых прикладных процессов). 2) одно- и многопользовательские (в зависимости от числа пользователей, одновременно работающих с операционной системой). 3) несетевые и сетевые, обеспечивающие работу в локальной вычислительной сети ЭВМ.
В секторе программного обеспечения и операционных систем ведущее положение занимают фирмы IВМ, Microsoft, UNISYS, Novell. Рассмотрим наиболее распространенные типы операционных систем.
Операционные системы Windows.
Windows 98 представляет собой универсальную высокопроизводительную многозадачную 32-разрядную ОС с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями. Windows 98 — интегрированная среда, обеспечивающая эффективный обмен информацией между отдельными программами и предоставляющая пользователю широкие возможности работы с мультимедиа, обработки текстовой, графической, звуковой и видеоинформации. Интегрированность подразумевает также совместное использование ресурсов компьютера всеми программами. Эта операционная система обеспечивает работу пользователя в сети, предоставляя встроенные средства поддержки для обмена файлами и меры по их защите, возможность совместного использования принтеров, факсов и других общих ресурсов. Windows 95 позволяет отправлять сообщения электронной почтой, факсимильной связью, поддерживает удаленный доступ.
Операционная система объединена с браузером Internet Explorer. Кроме этого, в ней улучшена совместимость с новыми аппаратными средствами компьютера, она одинаково удобна как для использования на настольных, так и на портативных компьютерах.
Windows NT (NT – от англ. New Technology) — 32-разрядная ОС со встроенной сетевой поддержкой и развитыми многопользовательскими средствами. Она предоставляет пользователям многозадачность, надежность, многопроцессорную поддержку, секретность, защиту данных и многое другое. Эта операционная система очень удобна для пользователей, работающих в рамках локальной сети, для коллективных пользователей, особенно для групп, работающих над большими проектами и обменивающихся данными. Семейство Windows 2000 — операционная система нового поколения для делового использования на самых разнообразных компьютерах — от портативных до серверов. Эта ОС является одной из лучших для ведения коммерческой деятельности в Интернете. Она объединяет присущую Windows 98 простоту использования с присущими Windows NT надежностью, экономичностью и безопасностью.
Packet (Windows CE) — операционная система для мобильных вычислительных устройств, таких как карманные компьютеры, цифровые информационные пейджеры, сотовые телефоны, мультимедийные и развлекательные приставки, включая DVD - проигрыватели и устройства целевого доступа в Интернет. Это 32-разрядная, многозадачная, многопоточная операционная система, имеющая открытую архитектуру, разрешающую использование множества устройств. Packet (Windows CE) позволяет устройствам различных категорий «говорить» и обмениваться информацией друг с другом, связываться с корпоративными сетями и с Интернетом, пользоваться электронной почтой. Она компактна, но высокопроизводительна. Эта мобильная система, функционирующая с микропроцессорами различных марок и изготовителей.
Операционная система Unix была создана в Bell Telephone Laboratories. Unix - многозадачная операционная система, способная обеспечить одновременную работу очень большого количество пользователей. Ядро ОС Unix написано на языке высокого уровня С и имеет только около 10% кода на ассемблер. Это позволяет за считанные месяцы переносить ОС Unix на другие аппаратные платформы и достаточно легко вносить в нее серьезные изменения и дополнения. Unix является первой действительно переносимой операционной системой. В многочисленные существующие версии Unix постоянно вносятся изменения. С одной стороны, это расширяет возможности системы, делает ее мощнее и надежнее, с другой — ведет к появлению различий между существующими версиями. В связи с этим возникает необходимость стандартизации различных свойств системы. Наличие стандартов облегчает переносимость приложений между различными версиями Unix и защищает как пользователей, так и производителей программного обеспечения. Поэтому в 80-х годах разработан ряд стандартов, оказывающих влияние на развитие Unix. Сейчас существуют десятки операционных систем, которые можно объединить под общим названием Unix. В основном это коммерческие версии, выпущенные производителями аппаратных платформ для компьютеров своего производства. Основными факторами, обеспечивающим популярность Unix являются следующие:
1. Код системы написан на языке высокого уровня С, что сделало ее простой для понимания, изменения и переноса на другие платформы. Можно смело сказать, что Unix является одной из наиболее открытых систем.
2. Unix — многозадачная многопользовательская система. Один мощный сервер может обслуживать запросы большого количества пользователей. При этом необходимо администрирование только одной системы. Кроме того, система способна выполнять большое количество различных функций, в частности работать, как вычислительный сервер, как сервер базы данных, как сетевой сервер, поддерживающий важнейшие сервисы сети, и т. д.
3. Наличие стандартов. Несмотря на разнообразие версий Unix, основой всего семейства являются принципиально одинаковая архитектура и ряд стандартных интерфейсов. Для администратора переход на другую версию системы не составит большого труда, а для пользователей он может и вовсе оказаться незаметным.
4. Простой, но мощный модульный пользовательский интерфейс. Имея в своем распоряжении набор утилит, каждая из которых решает узкую специализированную задачу, можно конструировать из них сложные комплексы.
5. Использование единой, легко обслуживаемой иерархической файловой системы. Файловая система Unix — это не только доступ к данным, хранящимся на диске. Через унифицированный интерфейс файловой системы осуществляется доступ к терминалам, принтерам, сети и т. п.
6.. Большое количество приложений, в том числе свободно распространяемых, начиная от простейших текстовых редакторов, и заканчивая мощными системами управления базами данных.
Операционная система Linux. Начало созданию системы Linux Положено в 1991г. финским студентом Лияусом Торвальдсом. В сентябре 1991 г. он распространил по Интернету первый прототип своей операционной системы и призвал откликнуться на его работу всех, кому она нравится или нет. С этого момента многие программисты стали поддерживать Linux, добавляя драйверы устройств, разрабатывая различные приложения и др. Атмосфера работы энтузиастов над полезным проектом, а также свободное распространение и использование исходных текстов стали основой феномена Linux. В настоящее время Linux — очень мощная система, и при этом она бесплатная. Л. Торвальдс разработал не саму операционную систему, а только ее ядро, подключив уже имеющиеся компоненты. Сторонние компании, увидев хорошие перспективы для развития своего бизнеса, довольно скоро стали насыщать ОС утилитами и прикладным ПО. Недостаток такого подхода — отсутствие унифицированной и продуманной процедуры установки системы, и это до сих пор является одним из главных сдерживающих факторов для более широкого распространения Linux.
Операционные оболочки — специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя.
Наиболее популярны следующие виды текстовых и графических оболочек операционной системы Windows (MS DOS): • Norton Commander; • Far; • Windows Commander; • XTree Gold 4.0; • Norton Navigator и др.
Эти программы существенно упрощают задание управляющей информации для выполнения команд операционной системы, уменьшают напряженность и сложность работы конечного пользователя. Например, пакет программ Norton Commander обеспечивает: • создание, копирование, пересылку, переименование, удаление, поиск файлов, а также изменение их атрибутов; • отображение дерева каталогов и характеристик входящих в них файлов в форме, удобной для восприятия человека; • создание, обновление и распаковку архивов (групп сжатых файлов); • просмотр текстовых файлов; • редактирование текстовых файлов; • выполнение из ее среды практически всех команд DOS. • запуск программ; • выдачу информации о ресурсах компьютера; • создание и удаление каталогов; • поддержку межкомпьютерной связи; • поддержку электронной почты через модем и др.
Сетевое программное обеспечение предназначено для организации совместной работы группы пользователей на разных компьютерах. Оно позволяет организовать общую файловую структуру, общие базы данных, доступные каждому члену группы, обеспечивает возможность передачи сообщений и работы над общими проектами, возможность разделения ресурсов.
Основными функциями сетевых ОС являются: • управление каталогами и файлами; • управление ресурсами; • защита от несанкционированного доступа; • обеспечение отказоустойчивости; • управление сетью.
В настоящее время наибольшее распространение получили три основные сетевые ОС — UNIX, Windows NT, Novell Netware.
OC UNIX применяют преимущественно в крупных корпоративных сетях, поскольку эта система характеризуется высокой надежностью, возможностью легкого масштабирования сети. В Unix имеется ряд команд и поддерживающих их программ для работы в сети. Во-первых, это команды, реализующие файловый обмен и эмуляцию удаленного узла па базе протоколов ТСР/IР. Во-вторых, команды и программы, разработанные с ориентацией на асинхронную модемную связь по телефонным линиям между удаленными Unix - узлами в корпоративных и территориальных сетях.
ОС Windows NT включает в себя серверную (Windows NT Server) и клиентскую (Windows NT Workstation) версии и тем самым обеспечивает работу в системах клиент-сервер. Windows NT обычно применяют в средних по масштабам сетях.
ОС Novell Netware состоит из серверной части и оболочек, размещаемых в клиентских узлах. Предоставляет пользователям возможность совместно использовать файлы, принтеры и другое оборудование. Содержит службу каталогов, общую распределенную базу данных пользователей и ресурсов сети. Эту ОС чаще применяют в небольших сетях.
Сервисное программное обеспечение
Расширением базового программного обеспечения компьютера является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ, которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом: 1) программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности;
2) программы - драйверы, которые расширяют возможности ОС по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т, д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;
3) Программы - упаковщики (архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;
4) антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражении компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами;
5) программы оптимизации и контроля качества дискового пространства; программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;
6) коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами;
7) программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;
8) программы обслуживания сети;
9) программы для записи CD-ROM, CD-R, и многие другие.
Эти программы часто называются утилитами. Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи.
Утилиты (от лат. utililas — польза) — программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации, и т.п.) Часть утилит входит в состав операционной системы, другая часть функционирует независимо от нее — автономно.
Инструментарий технологии программирования
Инструментарий технологии программирования обеспечивает процесс разработки программ и включает специализированные программные продукты, которые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования (кодирования), отладки и тестирования создаваемых программ. Пользователями технологии программирования выступают системные и прикладные программисты
Инструментарий технологии программирования - совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программ. Выделяют следующие группы инструментальных средств технологии программирования:
-
средства для создания приложений, включающие: а) локальные средства, обеспечивающие выполнение отдельных работ по созданию программ; б) интегрированные среды разработчиков программ, обеспечивающие выполнение комплекса взаимосвязанных работ по созданию программ;
-
CASE-технология (Computer-Aided System Engineering), представляющая методы анализа, проектирования и создания программных систем и предназначенная для автоматизации процессов разработки и реализации информационных систем.
Компилятор ( от англ. Compiler – составитель, собиратель) - читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется.
Интерпретатор ( от англ. Interpreter – истолкователь) – переводит и выполняет программу построчно.
После того как программа откомпилирована, ни сама исходная программа, ни компилятор более не нужны. В то же время программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном запуске программы. Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.
Инструментальная среда пользователя.
Представлена специальными средствами, встроенными в пакеты прикладных программ, такими как: • библиотека функций, процедур, объектов и методов обработки; • макрокоманды; • клавишные макросы; • языковые макросы; • программные модули-вставки; • конструкторы экранных форм и отчетов; • генераторы приложений; • языки запросов высокого уровня; • языки манипулирования данными; • конструкторы меню и многое другое. Дальнейшим развитием локальных средств разработки программ, которые объединяют набор средств для комплексного их применения на всех технологических этапах создания программ, являются интегрированные программные среды разработчиков. Основное назначение инструментария данного вида — повышение производительности труда программистов, автоматизация создания кодов программ, обеспечивающих интерфейс пользователя графического типа, разработка приложений для архитектуры клиент-сервер, запросов и отчетов.
Пакеты прикладных программ Пакеты прикладных программ (ППП) служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей
Пакет прикладных программ (application program package) — комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области Единую классификацию ППП провести затруднительно ввиду большого разнообразия решаемых на ЭВМ задач и соответствующих им ППП. В общем ППП могут быть разделены на два больших класса: общего назначения и специального назначения.
К ППП общего назначения можно отнести наиболее распространенные программные продукты, такие как текстовые и табличные процессоры, графические редакторы, системы управления базами данных, различные интегрированные пакеты и др. Текстовый редактор – программа, используемая специально для ввода и редактирования текстовых данных.
Текстовые редакторы могут обеспечивать выполнение разнообразных функций, а именно: • редактирование строк текста; • возможность использования различных шрифтов символов; • копирование и перенос части текста с одного места на другое или из одного документа в другой; • контекстный поиск и замена частей текста; • задание произвольных межстрочных промежутков; • автоматический перенос слов на новую строку; • автоматическая нумерация страниц; • обработка и нумерация сносок; • выравнивание краев абзаца; • создание таблиц и построение диаграмм; • проверка правописания слов и подбор синонимов; • построение оглавлений и предметных указателей; • распечатка подготовленного текста на принтере в нужно! количестве экземпляров и т. п.
Возможности текстовых редакторов различны — от программ предназначенных для подготовки небольших документов простой структуры, до программ для набора, оформления и полной подготовки к типографскому изданию книг и журналов (издательские системы). Наиболее известный текстовый редактор — Microsoft Word.
Графический редактор — это программа, предназначенная для автоматизации процессов построения на экране дисплея графических изображений. Графический редактор предоставляет возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создания надписей различными шрифтами и т. д. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров, а также выводить картинки в таком виде, чтобы они могли быть включены в документ, подготовленный с помощью текстового редактора. Некоторые редакторы позволяют получать изображения трехмерных объектов, их сечений, разворотов, каркасных моделей и т. п. Пользуется известностью Corel DRAW — мощный графический редактор с функциями создания публикаций, снабженный инструментами для редактирования графики и трехмерного моделирования.
Табличный процессор — комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для обработки электронных таблиц.
Электронная таблица — компьютерный эквивалент обычной таблицы, состоящей из строк и граф, на пересечении которых располагаются ячейки, содержащие числовую информацию, формулы или текст. Значение в числовой ячейке таблицы может быть либо записано, либо рассчитано по соответствующей формуле; в формуле могут присутствовать обращения к другим ячейкам. Каждый раз при изменении значения в клетке таблицы в результате записи в нее нового значения с клавиатуры пересчитываются также значения во всех тех ячейках, в которых стоят величины, зависящие отданной ячейки. Графам и строкам можно присваивать наименования. Экран монитора трактуется как окно, через которое можно рассматривать таблицу целиком или по частям. Табличные процессоры представляют собой удобное средство для проведения бухгалтерских и статистических расчетов. В каждом пакете имеются сотни встроенных математических функций и алгоритмов статистической обработки данных. Кроме того, имеются мощные средства для связи таблиц между собой, создания и редактирования электронных баз данных. Специальные средства позволяют автоматически получать и распечатывать настраиваемые отчеты с использованием десятков различных типов таблиц, графиков, диаграмм, снабжать их комментариями и графическими иллюстрациями.
Табличные процессоры имеют встроенную справочную систему, предоставляющую пользователю информацию по конкретным командам меню и другие справочные данные. Многомерные таблицы позволяют быстро делать выборки в базе данных по любому критерию. Самые популярные табличные процессоры — Microsoft Excel и Lotus1—2—З.
В Microsoft Excel автоматизированы многие рутинные операции, специальные шаблоны помогают создавать отчеты, импортировать данные и многое другое.
Lotus1—2—З — профессиональный процессор электронных таблиц. Широкие графические возможности и удобный интерфейс пакета позволяют быстро ориентироваться в нем. С его помощью можно создать любой финансовый документ, отчет для бухгалтерии, составить бюджет, а затем разместить все эти документы в базах данных.
База данных — это один или несколько файлов данных, предназначенных для хранения. изменения и обработки больших объемов взаимосвязанной информации.
В базе данных предприятия, например, может храниться: • вся информация о штатном расписании, о рабочих и служащих предприятия; • сведения о материальных ценностях; • данные о поступлении сырья и комплектующих; • сведения о запасах на складах; • данные о выпуске готовой продукции; • приказы и распоряжения дирекции и т. п. даже небольшие изменения какой-либо информации могут приводить к значительным изменениям в разных других местах.
Базы данных используются под управлением систем управления базами данных (СУБД). Система управления базами данных (СУБД) — система программного обеспечения, позволяющая обрабатывать обращения к базе данных, поступающие от прикладных программ конечных пользователей. Системы управления базами данных дают возможность объединять большие объемы информации и обрабатывать их, сортировать, делать выборки по определенным критериям и т. п. Современные СУБД дают возможность включать в них не только текстовую и графическую информацию, но и звуковые фрагменты и даже видеоклипы. Простота использования СУБД позволяет создавать новые базы данных, не прибегая к программированию, а пользуясь только встроенными функциями. СУБД обеспечивают правильность, полноту и непротиворечивость данных, а также удобный доступ к ним. Популярные СУБД — FoxPro, Access for Windows, Paradox.
Для менее сложных применений вместо СУБД используются информационно-поисковые системы (ППС), которые выполняют следующие функции: • хранение большого объема информации; • быстрый поиск требуемой информации; • добавление, удаление и изменение хранимой информации; • вывод ее в удобном для человека виде.
Интегрированные пакеты представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый удобный инструмент. Наиболее развитые из них состоят из текстового редактора, органайзера, электронной таблицы, СУБД, средств поддержки электронной почты, программы создания презентационной графики. Результаты, полученные отдельными подпрограммами, могут быть объединены в окончательный документ, содержащий табличный, графический и текстовый материал.
Интегрированные пакеты, как правило, включают в себя некоторое ядро, обеспечивающее возможность тесного взаимодействия между составляющими. Наиболее распространенным интегрированным пакетом является Microsoft Office. В этот мощный профессиональный пакет вошли такие необходимые программы, как текстовый редактор Win Word, электронная таблица Ехсеl программа создания презентаций PowerPoint, СУБД Access, средство поддержки электронной почты Mail. При этом, все части этого пакета составляют единое целое, и даже внешне все программы выглядят единообразно, что облегчает как их освоение, так и ежедневное использование. ППП специального назначения предназначены для решения задач в некоторой предметной области. Например, одним из наиболее эффективных программных средств моделирования сложных дискретных систем на персональных ЭВМ является ППП GPSS (General Purpose Simulating System). Он успешно используется для моделирования систем, формализованных в виде схем массового обслуживания. Язык GPSS построен на предположении, что моделью сложной дискретной системы является описание ее элементов и логических правил их взаимовлияния в процессе функционирования моделируемой системы. Далее предполагается, что для определенного класса моделируемых систем можно выделить небольшой набор абстрактных элементов, называемых объектами. Причем набор логических правил также ограничен и может быть описан небольшим числом стандартных операций. Комплекс программ, описывающих функционирование объектов и выполняющих логические операции, является основой для создания программной модели системы данного класса. Эта идея и была реализована при разработке языка GPSS.
На сегодняшний день среди широко известных программных сред для проведения научно- технических расчетов можно выделить: MathCAD, MatLab, Mathematica. Важным достоинством среды MathCAD является возможность записи алгоритмов в естественном научно-техническом виде. Данная среда на сегодняшний день является одной из наиболее удобных сред для проведения математических расчетов. В последних реализациях MathCAD значительно облегчен ввод математических выражений, увеличено число встроенных процедур и приложений, расширены возможности языка программирования, усовершенствованы средства обмена с приложениями. Наглядность среды, а также большое количество разнообразной литературы делают эту среду весьма привлекательной для проведения имитационного моделирования.
Среда MatLab - предложенная фирмой The Math Works Inc. представляет собой апробированную и надежную систему, рассчитанную на решение широкого круга инженерных задач с представлением данных в универсальной матричной форме. Благодаря интеграции в ней среды Maple, разработанной фирмой Waterloo Maple Software, так же как и в MathCAD, среда MatLab позволяет применять символьную запись математических выражений. Широкому применению MatLab при имитационном моделировании способствует не только разнообразный набор матричных и иных операций и функций, но и наличие большого количества специализированных расширений. Так, версия MatLab5.0/5.3 распространяется с 35 расширениями, самое мощное из которых Simulink for Windows непосредственно предназначено для проведения имитационного моделирования. Важным достоинством системы является ее открытость и расширяемость, а также приспособляемость к решению широкого класса задач. Расширяемость достигается за счет встроенного языка программирования. При этом язык системы MatLab в части программирования математических вычислений намного богаче большинства универсальных языков программирования высокого уровня. Он реализует почти все известные средства программирования, в том числе объектно-ориентированное и визуальное программирование. Расширения системы хранятся на жестком диске компьютера и вызываются в нужный момент без какого-либо предварительного объявления или описания, необходимого в большинстве универсальных языков программирования. При этом по скорости выполнения задач эта система превосходит другие подобные системы. Универсальная среда Mathematica, разработанная фирмой Wolfram Relearch является мощным средством для математических и других вычислений и выполняет численные, аналитические и графические операции. Ввод и представление информации, графическая оболочка среды, набор дополнительных библиотек — все соответствует самым современным требованиям и тенденциям. Встроенный, высокого уровня, язык программирования позволяет быстро и качественно решать разнообразные инженерные задачи, имеет богатые возможности для визуализации данных и результатов расчетов. По богатству и разнообразию средств высокого уровня данная среда уникальна. Пакет позволяет создавать интерактивные документы, объединяющие в себе текст, анимацию и активные формулы.