3. Структура програмного забезпечення персонального комп’ютера

Комп’ютер дозволяє розв’язати усі ті проблеми, які до винаходу комп’ютера не існували.

2.1. Необхідність створення програмного забезпечення пк

Як ми з Вами з'ясували раніше, персональні комп'ютери – це пристрої для збереження та обробки інформації. На відміну від електронних приладів (телевізора або магнітофона тощо), що здійснюють тільки заздалегідь закладені у них функції, персональні комп'ютери (ПК) можуть вирішувати певні задачі². Проте, для цього комп’ютеру необхідно попередньо скласти, на зрозумілій йому мові, точну та докладну послідовну інструкцію (програму³, алгоритм), яка буде вказувати йому, як і що саме треба робити з інформацією.

Сам по собі комп’ютер не має знань у жодній галузі свого використання а всі ці знання зосереджені у програмах, що виконуються на комп’ютері. Працюючі з комп’ютером, більшість людей не займається створенням програм, а лише використовує їх. Саме тому їх і називають користувачами. Змінюючи програми для комп’ютера, можна перетворити його в робоче місце геодезиста або конструктора, економіста або землевпорядника, бухгалтера або менеджера тощо, редагувати на ньому документи або відпочивати, граючись в будь-яку гру. Тому для ефективного використання комп’ютера обов’язково потрібно знати призначення та властивості програм, які необхідні для роботи з ним.

Процес розв’язання будь-якої задачі включає такі основні етапи:

1) постановку задачі;

2) розробку й обґрунтування алгоритму її рішення;

3) складання й налагодження програми (програмування);

4) аналіз (інтерпретація) отриманих результатів з метою перевірки їх вірогідності.

На першому етапі здійснюється загальна постановка задачі, її формулювання у вигляді математичної моделі, розробка або пошук методу рішення.

На другому етапі вказується зрозумілий і чіткий спосіб реалізації математичної моделі, тобто пропонується розрахункова схема для побудови результатів, розробляється алгоритм вирішення задачі – система точних і зрозумілих інструкцій про зміст і послідовність виконання кінцевої кількості дій, необхідних для розв’язання будь-якої задачі певного типу.

На третьому етапі розроблений алгоритм реалізується на відповідній мові програмування – складається програма, зрозуміла для ПК, тобто здійснюється програмування⁴.

Програмування для перших ЕОМ велось винятково машинною мовою, тобто у кодах, які безпосередньо сприймались комп'ютером. Кожна команда при цьому має вигляд послідовності нулів й одиниць. Це був дуже трудомісткий процес: програмісту доводилося самому розподіляти пам'ять під програму, вихідні дані і результати. Розібратися у такій програмі й модифікувати її було практично неможливо. Майже неможливо було й перенести програму на інший комп’ютер, бо програма залежала від особливостей конкретної обчислювальної машини.

Першим удосконаленням процесу програмування стало створення мов символічного кодування (автокодів), коли для позначення машинних команд й адрес пам'яті, замість числових значень стали використовуватися символічні позначення. Однак, основою цих мов все ж таки залишалась система команд конкретної обчислювальної машини. Тому вони й отримали назву машинно–орієнтованих (мов низького рівня). Основний їх недолік, як і раніше, полягав у залежності від конкретної машини.

Перехід до нових ЕОМ, необхідність створення великих і складних програм поставили на порядок денний, питання розробки мов, орієнтованих на особливості задач і зручність їх опису та незалежних від особливостей конкретної машини, які б були зрозумілі людині. Їх назвали мовами програмування або мовами високого рівня. Оскільки машина розуміє тільки свою машинну мову, програми на мовах високого рівня перед виконанням перекладаються на мову машинних кодів за допомогою спеціальних програм, які називаються трансляторами. Транслятор розміщує програму, вихідні дані і результати у пам'ять машини, а програміст вже може не займатися цією кропіткою й рутинною справою.

Транслятори бувають двох типів: інтерпретатори і компілятори.

Інтерпретатор зчитує один оператор програми, аналізує його у контексті працюючої програми, потім його виконує, після чого переходить до обробки наступного оператора. При інтерпретації програма виконується частинами, тому на комп’ютерах з малою оперативною пам’яттю можна виконувати, хоча й повільно, досить великі програми.

Компілятор спочатку зчитує, аналізує та перекладає на машинний код усю програму і тільки після завершення усієї трансляції, програма починає виконуватись. Компілятори під час аналізу усієї програми її оптимізують. З цієї причини, а також завдячуючи тому, що вся програма повністю завантажується до оперативної пам’яті, при компіляції вона виконується значно швидше, ніж при інтерпретації.

На сучасному етапі розвитку обчислювальної техніки існує велика кількість мов високого рівня, на базі яких розроблені сучасні системи програмування. Серед них виділимо Basic, Fortran, Pascal, Turbo Pascal, Модула, Сі, Сі++, Visual Basic, Delphi, мови баз даних тощо. На цих та інших мовах програмування, написано величезна кількість програм, які складають програмне забезпечення ПК.

На четвертому етапі здійснюється перевірка отриманих результатів, робиться висновок про адекватність самої моделі (програми) та отриманих результатів.