Программное обеспечение

Под программным обеспечением понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой. К программному обеспечению относится также вся область деятельности по проектированию и разработки ПО, такие как технология проектирования программ. Методы тестирования программ, анализ качества программ, разработка и использование программных средств. Программное обеспечение обеспечивает взаимодействие аппаратных средств, а также взаимодействие пользователя с вычислительной системой. Программное обеспечение функционирует на нескольких связанных между собой уровнях, образуя иерархию, в которой каждый последующий уровень базируется на программном обеспечении предшествующих уровней:

1. Базовое ПО;

2. Системное ПО;

3. Прикладное ПО.

Программы первого уровня хранятся в ПЗУ и взаимодействуют с аппаратными средствами. Программы этого уровня являются неотхъемлимой частью ПК, поэтому их набор часто называют внутренним программным обеспечением. Для ПК совокупность этих программ это базовая система ввода-вывода(BIOS).

Второй уровень является переходным между первым и третьим. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие различных программ с программами первого уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением. Стержнем ПО этого уровня является ОС.

ПО третьего уровня ориентировано на пользователя, предоставляя ему возможность решать различные прикладные задачи. ПО второго и третьего уровня постоянно хранится во внешней памяти и только при необходимости загружается в оперативную память.

Классификация программного обеспечения:

• ПО:

  • Системное:

    • ОС;

    • Средства разработки ПО;

      • Языки программирования;

      • Трансляторы;

      • Редакторы связей.

    • Сетевое ПО;

    • Сервисное ПО.

      • Операционные среды;

      • Оболочки ОС;

      • Утилиты.

  • Прикладное:

    • Стандартные приложения:

    • Специализированное ПО:

      • Методо ориентированное;

        • Математические программы;

        • Статистические программы;

        • Аналитические программы.

      • Проблемно ориентированное:

        • Экспертные системы;

        • САПР;

        • Издательские системы;

        • Бухгалтерские системы;

        • Системы перевода.

Системное ПО

Операционная система

Система программ, предназначенная для управления ресурсами вычислительной системы и процессами, которые используют эти ресурсы, а также для обеспечения пользовательского интерфейса. Под ресурсом понимается любой логический или аппаратный компонент вычислительной системы, а под процессом последовательность действий, предписанных программой.

Функции ПО:

1. Осуществление диалога с пользователя;

2. Ввод-вывод и управление данными;

3. Планирование и организация процесса обработки программ;

4. Распределение ресурсов;

5. Запуск программ на выполнение;

6. Всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

7. Передача информации между различными внутренними устройствами;

8. Программная поддержка работы периферийных устройств.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которые могут обслуживать операционную систему, различают 4 основных класса ОС:

1. Однопользовательские однозадачные. Они поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной в данный момент задачей.

2. Однопользовательские однозадачные с фоновой печатью.

3. Однопользовательские многозадачные. Они обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач.

4. Многопользовательские многозадачные. Позволяют на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям.

Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователям выполнять те или иные действия.

Лекция №12

Файловые системы

Файловая система – это часть операционной системы, назначение которой состоит в том, чтобы организовать эффективную работу с данными, хранящимися во внешней памяти и обеспечить пользователю удобный интерфейс при работе с этими данными.

Понятие «файловая система» включает в себя:

1. Совокупность всех файлов на диске;

2. Наборы структур данных, используемых для управления файлами (каталоги файлов, таблицы распределения свободного и занятого пространства на диске);

3. Комплекс системных программных средств, реализующих управление файлами (создание, уничтожение, чтение, запись и другие операции над файлами);

Основные функции файловой системы:

1. Идентификация файлов – связывание имени файла с выделенным ему пространством внешней памяти;

2. Распределение внешней памяти между файлами;

3. Обеспечение надёжности и отказоустойчивости;

4. Обеспечение защиты от несанкционированного доступа;

5. Обеспечение совместного доступа к файлам, не требуя от пользователя специальных усилий по обеспечению синхронизации доступа;

6. Обеспечение высокой производительности.

При рассмотрении характеристик файловых систем важным понятием является понятие «кластер». Кластер – минимальный блок данных, размещаемый на носителе. Файловая система использует кластеры для более эффективного управления дисковым пространством.

В настоящее время существует большое количество файловых систем, отличающихся друг от друга целевым использованием и различными характеристиками. В операционной системе Windows поддерживаются следующие файловые системы:

1. FAT;

2. NTFS;

3. CDFS;

4. UDF.

На выбор файловой системы оказывают влияние следующие факторы:

1. Цель. Для которой предполагается использовать PC;

2. Аппаратная платформа;

3. Количество жёстких дисков и их объём;

4. Требования к безопасности, используемые в системе приложений.

Файловая система FAT получила своё название в соответствие с названием метода организации данных (таблицы распределения файлов). Первоначально она была ориентирована на небольшие диски и простые структуры каталога, затем её усовершенствовали для обеспечения работы. С большими дисками и мощными PC. Операционная система Windows поддерживает файловую систему FAT по следующим причинам:

1. Для возможности обновлений операционной системы с предыдущих версий windows;

2. Для совместимости с другими операционными системами при многовариантной загрузке.

В названии каждой версии FAT входит число, которое указывает разрядность, применяемую для идентификации кластеров на диске. Преимущества FAT 32 перед 12 и 16:

1. Место хранения корневого каталога не ограничено, соответственно не ограничен и его размер;

2. Для большей надёжности FAT 32 хранит вторую копию загрузочного сектора.

Файловая система NTFS наиболее надёжная система использует 64 разрядное индексирование кластеров. Одним из важных свойств является восстанавливаемость. Поддерживает ряд дополнительных функций по сравнению FAT :

1. Защита файлов и каталогов (идентификация пользователя);

2. Сжатие файлов;

3. Поддержка многотомных файлов;

4. Отслеживание связей;

5. Дисковые квоты;

6. Шифрование;

7. Точки соединения;

8. Точки повторной обработки;

9. Теневые копии.

Файловая система SDFS - файловая система компакт дисков, отвечающая следующим требованиям:

1. Длина имени не может превышать 32 символа;

2. Глубина вложения каталогов от корня не более 8 уровней.

Файловая система UDF это универсальный формат дисков. Обладает следующими преимуществами:

1. Длина имени файла может быть до 255 символов.

2. Имена файлов могут включать в себя как буквы верхнего, так и нижнего регистров.

Системные программы

Системные программы выполняются одновременно с прикладными и служат для управления ресурсами ПК. Важным классом системных программ являются программы вспомогательного назначения – утилиты. Они дополняют существующие возможности ОС или решают самостоятельно важные задачи.

Разновидности утилит:

1. Программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств вычислительной системы и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации;

2. Программы драйверов, которые расширяют возможности ОС по управлению ввода, вывода, оперативной памяти и т. п.

3. Программы установщики или архиваторы;

4. Антивирусные программы;

5. Программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;

6. Программы восстановления информации, форматирования и защиты данных;

7. Коммуникационные программы, организующие обмен данными между ПК;

8. Программы для записи на оптических носителях;

И так далее.

Часть утилит входит в состав ОС, а часть функционирует независимо от неё, автономно.

Лекция №13

Программы-оболочки

Оболочки - это программы, созданные для упрощения работы со сложными программными системами. Они предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги. Самая популярная оболочка Total commander. Она позволяет экономить время при управлении файлами и расширяет возможности windows. Обеспечивает выполнение следующих действий:

1. Создание, копирование, пересылка, переименование, удаление, поиск файлов, а также изменение их атрибутов;

2. Отображение дерева каталогов и характеристик входящих в них файлов в форме, удобной для восприятия пользователя;

3. Создание обновление и распаковка архивов;

4. Просмотр текстовых файлов;

5. Редактирование текстовых файлов;

6. Запуск программ ;

7. Выдача информации о ресурсах компьютера;

Транслятор, компилятор и интерпритатор

Транслятор – программа-переводчик, которая преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня в программу, состоящую из машинных команд.

Компилятор – читает всю программу целиком, делает её перевод и создаёт законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется.

Интерпритатор переводит и выполняет программы стока за строкой.

Системы программирования

…

Инструментальные программы

Программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития прикладных или системных программ. По своему назначению они близки к системам программирования. К ним относятся:

1. Редакторы;

2. Средства компоновки программ;

3. Отладочные программы;

4. Вспомогательные программы, реализующие часто используемые системные действия;

Инструментальные программные средства могут оказывать помощь на всех стадиях разработки программного обеспечения.

Приведём пример инструментальных программных средств:

1. Текстовый редактор - это программа, используемая специально для ввода и редактирования текстовых данных. Она обеспечивает выполнение следующих функций:

• Редактирование строк текста;

• Возможность использования различных шрифтов символов;

• Копирование и перенос части текста с одного места на другое или из части одного документа в часть другого аргумента;

• Контекстный поиск и замена частей текста;

• Задание произвольных межстрочных промежутков и т.д.

То есть все те функции, которые выполняет текстовый редактор Microsoft Word

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 типографских журналов.

Полнофункциональные издательские системы облегчают работу с многостраничными документами, имеют возможности автоматической разбивки текста на страницы, расстановки номеров страниц и т.д.

2. Графический редактор - это программа, предназначенная для автоматизации процессов построения на экране графических изображений, предоставляет возможности рисования линий. Кривых, раскраски областей экрана, создания надписей с различными шрифтами и т.д.

3. Системы деловой графики – дают возможность выводить на экран различные виды графиков, диаграмм, гистограмм, позволяют в цвете и заданном масштабе отображать на экране следующие объекты: графики двумерных и трёхмерных функций, заданных в табличном или аналитическом виде, сечения, проекции, карты.

4. Табличный процессор – это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для обработки электронных таблиц. Электронная таблица - это компьютерный эквивалент обычной таблицы, состоящий из строк и граф, на пересечении которых располагаются ячейки, содержащие числовую информацию. Формулы или текст.

5. Системы управления базами данных. База данных - это один или несколько файлов данных, предназначенных для хранения, изменения и обработки больших объёмов взаимосвязанной информации. Базы данных используются под управлением СУБД. СУБД – это система программного обеспечения, позволяющая обрабатывать обращения к базе данных, поступающие от прикладных программ пользователей.

6. Библиотеки стандартных подпрограмм – это совокупность подпрограмм, составленных на одном из языков программирования и удовлетворяющих единым требованиям к структуре, организации их входов и выходов.

7. Пакеты прикладных программ – это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определённой проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией. В зависимости от характера решаемых задач различают следующие пакеты прикладных программ:

   • Пакеты для решения прикладных, инженерных, планово-экономических общенаучных задач;

   • Пакеты системных программ;

   • Пакеты для обеспечения систем автоматизированного проектирования и систем автоматизации научных исследований;

   • Пакеты образовательных программных средств;

   • Интегрированные пакеты программ – это набор нескольких программных продуктов. Объединённых в единый удобный инструмент, как правило включает в себя текстовый редактор, электронную таблицу, СУБД, поддержку электронной почты, презентационную графику.

8. Органайзеры – это программы - электронные секретари, позволяют эффективно распоряжаться рабочим временем, финансовыми средствами и т.п. В их состав традиционно входят: календарь, часы, калькулятор и т.п.