Тема 5. Програмне забезпечення. Моделювання. Лекція 8

8.1. Класифікація програмного забезпечення

Розвиток інформаційних технологій і розширення сфери їх застосу­вання призвели до інтенсивного розвитку програмного забезпечення (ПЗ). Тенденції розвитку ПЗ показують, що динаміка витрат має стійку тенденцію до зростання, близько 20% на рік.

Під програмним забезпеченням інформаційних систем розуміють су­купність програмних і документальних засобів для створення й експлу­атації систем обробки даних засобами обчислювальної техніки.

Залежно від функцій, виконуваних програмним забезпеченням, його можна поділити на 2 групи: системне програмне забезпечення (Рис8.1). і прикладне програмне забезпечення (Рис8.2).

Системне ПЗ організує процес обробки інформації в комп'ютері і забезпечує нормальне робоче середовище для прикладних програм. Си­стемне ПЗ настільки тісно пов'язане з апаратними засобами, що його іноді вважають частиною обчислювальної машини.

Рис.8.1.

↓

Операційні системи (ОС) забезпечують управління процесом оброб­ки інформації і взаємодію між апаратними засобами і користувачем (інтерфейс користувача). Однією з найважливіших функцій ОС є автоматизація процесів вводу-виводу інформації, управління виконанням прикладних задач, розв'язу­ваних користувачем. ОС завантажує потрібну програму в пам'ять ЕОМ і стежить за ходом її виконання; аналізує ситуації, що перешкоджають нормальним обчисленням, і дає вказівки про те, що необхідно зробити, якщо виникли труднощі.

Однозадачні ОС призначені для роботи одного користувача в кожен конкретний момент з однією конкретною задачею. Типовим представ­ником таких операційних систем є MS-DOS (розроблена фірмою Microsoft).

Багатозадачні ОС забезпечують колективне використання ЕОМ у мультипрограмному режимі поділу часу (у пам'яті ЕОМ перебуває кілька програм - задач, і процесор розподіляє ресурси комп'ютера між зада­чами). Типовими представниками подібного класу ОС є: UNIX, OS 2 корпорації ІВМ, Microsoft Windows 2000, Microsoft Windows NT та інші.

Мережні операційні системи пов'язані з появою локальних і глобаль­них мереж і призначені для забезпечення доступу користувача до всіх ресурсів обчислювальної мережі. Типовими представниками мережних ОС є: Novell NetWare, Microsoft Windows NT, Banyan Vines, ІВМ LAN, UNIX, Solaris фірми Sun.

Сервісне програмне забезпечення – це сукупність програмних про­дуктів, які надають користувачу додаткових послуг в роботі з комп'юте­ром і розширюють можливості операційних систем.

За функціональними можливостями сервісні засоби можна поділи­ти на засоби, які:

- поліпшують користувальницький інтерфейс;

- захищають дані від руйнування і несанкціонованого доступу;

- відновлюють дані;

- прискорюють обмін даними між диском і ОЗП;

-засоби архівації-розархівування ( архіватори WinZip, WinRar, ARJ);

-антивірусні засоби.

Оболонки, які є надбудовою над ОС, називаються операційними обо­лонками. Оболонки є ніби надбудовою, над операційною системою чи групою утиліт. Оболонки представляють користувачу якісно новий інтерфейс звільняють його від детального знання операцій і команд ОС.

Всі оболонки забезпечують той чи інший ступінь захисту від поми­лок користувача, що зменшує імовірність випадкового знищення файлів. Призначення оболонки – полегшення організації взаємодії з користува­чем системи. Сучасні оболонки виконують це зав­дання за допомогою графічного інтерфейсу користувача (Graphical User Interface, GUI), у якому об'єкти маніпуляції, подібні до файлів, пред­ставлено на екрані монітора у вигляді невеликих малюнків - піктограм.

Головним компонентом сучасних графічних оболонок є програма керування вікнами, що розподіляє окремі блоки простору екрана, що називаються вікнами, й відслідковує, який додаток асоціюється з кож­ним з цих вікон.

Утиліти надають користувачу додаткових послуг (які не потребу­ють розробки спеціальних програм) в основному з обслуговування дисків і файлової системи.

Утиліти найчастіше дозволяють виконувати такі функції:

- обслуговування дисків (форматування, забезпечення схоронності

інформації, можливості її відновлення у випадку збою тощо);

- обслуговування файлів і каталогів (аналогічно оболонкам);

- створення і відновлення архівів;

- надання інформації про ресурси комп'ютера, про дисковий простір,

про розподіл ОЗП між програмами;

- друк текстових та інших файлів у різних режимах і форматах;

Програмні засоби антивірусного захисту забезпечують діагностику (виявлення) і лікування (нейтралізацію) вірусів. Це програми, які дозволяють знешкоджувати файли, заражені комп’ютерними вірусами. Прикладами таких програм є Antivirul Toolking Pro (Антивірусна програма лабораторії Касперського), Avira AntiVir, Norton AntiVirus, VirusScan(McAffee) та багато інших.. Окрім того застосовуються засоби пасивного та активного захисту даних від пошкодження, несанкціонованого доступу, перегляду та зміни даних.

Транслятором мови програмування називається програма, що здійснює переклад тексту програми з мови програмування в машинний код.Комплекс засобів, що включають вхідну мову програмування, транслятор, машинну мову, бібліотеки стандартних програм, засоби налагодження. відтрансльованих програм та компонування їх у єдине ціле, нази­вається системою програмування. У системі програмування транслятор перекладає програму, написану вхідною мовою програмування, на мову машинних команд конкретних ЕОМ. Залежно від способу перекладу з вхідної мови (мови програмування) транслятори поділяються на компі­лятори й інтерпретатори.

У компіляції процеси трансляції і виконання програми розділені в часі. Спочатку програма, що компілюється, перетворюється на набір об'єктних модулів машинною мовою, які потім збираються (компонуються) у єдину машинну програму, готову до виконання, що зберігається у вигляді файлу на магнітному диску. Ця програма може бути виконана багаторазово без повторної трансляції.

Інтерпретатор здійснює покрокову трансляцію і негайне виконан­ня операторів вихідної програми: кожен оператор вхідної мови програ­мування транслюється в одну чи кілька команд машинної мови, що відра­зу виконуються без збереження на диску. Таким чином, при інтерпретації програма машинною мовою не зберігається і тому при кожному запуску вихідної програми на виконання її потрібно (покроково) транслювати заново. Головною перевагою інтерпретатора порівняно з компілятором є простота.

Вхідна мова програмування називається мовою високого рівня віднос­но машинної мови, що зветься мовою низького рівня.

Особливе місце в системі програмування посідають асемблери, які являють собою комплекс, що складається з вхідної мови програмування асемблера й асемблер-компілятора. Асемблер являє собою мнемонічний (умовний) запис машинних команд і дозволяє одержати високоефективні програми машинною мовою. Однак його використання вимагає високої кваліфікації програміста і великих витрат часу на складання і налагод­ження програм.

Під програмами технічного обслуговування розуміють сукупність програмно-апаратних засобів для діагностики і виявлення помилок у процесі роботи комп'ютера, чи обчислювальної системи в цілому.

Прикладне програмне забезпечення (Рис. 8.2) призначене для розроб­ки і виконання конкретних задач (додатків) користувача.

Прикладне ПЗ

Рис.8.2

Прикладне програмне забезпечення працює під управлінням систем­ного ПЗ, зокрема операційних систем. Воно включає пакети приклад­них програм (ППП) і робочі програми.

Пакет прикладних програм (ППП) - це комплекс програм, призна­чений для розв'язання задач певного класу (функціональна підсистема, бізнес-додаток).

Пакети прикладних програм є могутнім інструментом автоматизації розв'язуваних користувачем задач, практично цілком звільняючи його під необхідності знати, як виконує комп'ютер ті чи інші функції й про­цедури з обробки інформації.

Зараз є широкий спектр ППП, що розрізняються за своїми функціо­нальними можливостями і способами реалізації. Наведемо деякі приклади.

1. Текстові редактори - програми, які використовуються для обробки текстової інформації. Такі програми дозволяють не тільки набирати текст, а й здійснювати складне його форматування. На сьогоднішній день найпоширенішим текстовим редактором є Microsoft Word фірми Microsoft, який входить в офісний пакет Microsoft Office. Також на ринку присутні такі продукти: Star Office (фірма Sun), Open Office (спільна розробка багатьох програмістів усього світу, абсолютно безкоштовний).. До цього класу слід віднести настільні видавничі системи (автоматизація процесу верстання поліграфічних видань).

2. Графічні редактори (створення та обробка графічних зображень). Прикладне програмне забезпечення для роботи з графікою дозволяє користувачу здійснювати монтаж мультимедійних даних (фото, відео, аудіо). Це одна з найбільших груп ПЗ. Даний сегмент ринку найбільш динамічно розвивається в інформаційних технологіях. Достатньо сказати, що жодна з телевізійних програм сьогодні не обходиться без монтажу на потужних комп’ютерах з використанням цих програм. На сьогоднішній день існують художні фільми, які на 95% зроблені тільки на комп’ютері без участі акторів. Для роботи із статичною графікою (різноманітні зображення, наприклад фото) найбільше користуються такими програмами: Adobе Photoshop, Adobe Illustrator, фірми Adobe, CorelDraw, CorelInDesine канадської фірми Corel. Для роботи із динамічною графікою використовуються такі програми, як 3DStudio Max, Macromedia Flash та багато інших. До цієї групи слід також віднести засоби картографічної обробки даних ArcView, Geomedia, MapObjects, WebMapServer, MapGuide, GRASS. Слід відмітити, що у кожної програми є свої переваги і недоліки, які проявляються у певних сферах їх використання.

2. Системи управління базами даних (СУБД); (забезпечують можливість доступу до даних, засоби пошуку й фільтрації, можливість роботи з віддаленими й розподіленими ресурсами, що знаходяться на серверах Інтернету). Ці програмні засоби для організації і ведення баз даних широко використовуються в різних областях застосування ПК і складають основу для більшості сучасних інформаційних систем. По типу інформації, яка зберігається в базах даних, можна всі СУБД розділити на дві великі групи: реляційні і не реляційні (документоорієнтовані). Реляційні – це бази даних, які орієнтовані на збереження і обробку чітко структурованої інформації (числа, слова, фото), а сама інформація зберігається у таблицях. Не реляційні СУБД призначені для зберігання і обробки неструктурованої інформації, яка зберігається у вигляді документів із різнорідною інформацією, наприклад текст з числами і фотографіями. Приклади: Microsoft Access, MS SQL Server, Oracle, DB2, PostgreSQL, MySQL)

4. Електронні таблиці (обробка різних типів даних у таблицях). Дане програмне забезпечення призначене для роботи з числовими даними та різноманітними маніпуляціями із числами в таблицях (наприклад, аналіз числових даних). Табличні редактори майже завжди поставляються у складі офісних пакетів. Прикладом табличного редактора є Microsoft Excel фірми Microsoft, який входить в офісний пакет Microsoft Office, Quattro, Lotus, SuperCalc.

   2. Редактори HTML (Web-редактори) (створення і редагування Web-сторінок Інтернету). Найпростішим WEB-редактором є будь-який звичайний текстовий редактор (наприклад, Блокнот). Текстовий редактор Word дозволяє створювати Web-сторінку, не використовуючи мову HTML. Більш потужні редактори HTML –MS FrontPage, DreamViewer.

2. Браузери (засоби перегляду Web-документів, електронних документів, створених у форматі HTML). WEB-браузери – це програми, які дозволяють переглядати вміст HTML-сторінок на віддалених серверах у всесвітній мережі Internet, або для роботи в Internet. Серед програм-браузерів 80% ринку займає браузер Internet Explorer компанії Microsoft. Він є безкоштовним продуктом і на момент написання статті поставляється разом з операційною системою Windows. Крім того, деяку нішу на ринку займає Opera від Opera Software.

4. Системи роботи з електронними документами. До цього класу слід віднести системи автоматизованого перекладу (електронні словники та програми перекладу мови), такі як Lingvo, Prompt, Pragma; системи оптичного розпізнавання сканованого тексту (FineReader, CuneiForm); програми переведення документів з одного формату в інший (наприклад, у формат PDF). До цього класу також відносяться інтегровані системи діловодства, призначені для оптимізації адміністративно-господарської діяльності й доставки оперативної та довідкової інформації.

6. Інформаційні системи (автоматизовані системи управління підприємством, або ERP-системи (Enterprise Resoursе Planing), системи галузевого призначення (наприклад, програми обліку лісового фонду), бухгалтерські програми, фінансово-аналітичні системи, системи підтримки прийняття рішень, системи автоматизованого проектування (CAD-системи), експертні системи (аналіз даних, що містяться у базах знань і видача результатів за запитами користувача), геоінформаційні системи (ГІС), системи відеомонтажу (цифрова обробка відеоматеріалів, монтаж, створення відео ефектів і т.п.).

8. Комп’ютерні ігри. Комп’ютерна гра - це інтерактивна програма, в якій, з точки зору гравця, вирішується якась задача, а з точки зору програміста, гра – це програма, що працює в режимі реального часу, оперативно реагуючи на дії того, хто грає. Ринок комп’ютерних ігор – це один з найбільших ринків програмного забезпечення.

10. Інструментальні засоби та системи програмування. Інструментальне програмне забезпечення – це комплекс програмних засобів, що використовуються для розробки нових прикладних програм для комп’ютера. Сучасні системи програмування для персональних комп’ютерів надають користувачу потужні і зручні засоби для розробки програм.До них відносяться:

1. програми-компілятори, які здійснюють перетворення вихідного тексту програми в програму машинних кодів, які вже може виконувати комп’ютер. Дані програми представляють програмісту зручний інтерфейс спілкування, та дозволяють писати програми навіть не маючи спеціальних знань у програмуванні;

2. програми-інтерпретатори, які виконують написану програму без попереднього перетворення її в машинні коди. Програми написані на інтерпретованих мовах програмування потрібно запускати тільки в середовищі програми-інтерпретатора;

3. бібліотеки підпрограм – це програмні продути, які містять в собі підготовані підпрограми, які можуть використовувати програмісти у своїх програмних продуктах;

4. різні допоміжні програми (або засоби підтримки процесу програмування), наприклад, відладчики, редактори зв’язків, компонувальники та інші.