Введение. Программное обеспечение (Software) является необходимой составной частью любой ЭВМ

Программное обеспечение (Software) является необходимой составной частью любой ЭВМ. Оно обеспечивает функционирование аппаратной компоненты (Hardware) в различных режимах, а также развитый пользовательский интерфейс в процессе подготовки, отладки и решения задач на компьютере.

Программное обеспечениеЭВМ (Software), содержит три основные компоненты: системное ПО (СПО), инструментальное ПО (ИПО) и прикладное ПО (ППО), рис.1.

Рис.1. Структура программного обеспечения ЭВМ

1. Системное ПО (СПО) управляет всеми ресурсами ЭВМ (ЦП, ОП, ВП) и осуществляет общую организацию процесса обработки информации и интерфейс ЭВМ с проблемной средой, в частности с пользователем. СПО включает операционные системы (ОС), средства расширения функций ОС, операционные оболочки (ОО) и средства тестирования и диагностики ЭВМ.

Операционная система (ОС) - это комплекс специально разработанных программ, предназначенных для управления всеми аппаратными компонентами машины (ОП, процессор, система ввода/вывода) в процессе обработки информации. ОС обеспечивает выполнение двух главных задач:

· поддержку работы всех программ (ПС), обеспечение их взаимодействия с аппаратурой;

· предоставление пользователям возможностей общего управления машиной.

В различных моделях и классах ЭВМ используются ОС с разной архитектурой и возможностями; для их работы необходимы различные ресурсы ОП; они предоставляют разную степень сервиса для разработки, отладки и выполнения программ. В качестве примеров ОС можно привести MS-DOS, Windows, CP/M, UNIX, OS/2, Novell, Linux, Finder, A/UX (для персональных компьютеров); UNIX, Xenix, Primus, RSX-11M, AIX, VAX/VMS (для мини-ЭВМ); DOS/VE, OS/360, MVS, VM, Multics, Convex OS, OC/EC ЭВМ (ЭВМ общего назначения); Cray, VPP, UNIX, Borrough, Эльбрус (супер-ЭВМ).

Драйверы. ЭВМ может иметь довольно большой набор внешних устройств (клавиатура, монитор, мышь, гибкие и жесткие диски, принтер и т.п.). Для управления их работой используются программы-драйверы. Каждому типу внешнего устройства сопоставляется свой драйвер. С помощью программ-драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся (драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS)). Примерами программ-драйверов могут служить:

драйвер мыши mouse.com

драйвер клавиатуры keyrus.com

драйвер расширенной памяти himem.sys

драйвер кеша диска smartdrv.exe

драйвер таблицы знакогенератора country.sys

и др.

Утилиты. Это программы вспомогательного назначения. Рассмотрим некоторые разновидности этих программ.

Программы для диагностики компьютера позволяют проверить конфигурацию компьютера (количество памяти, типы дисков и т.п.), а также проверить работоспособность устройств компьютера (прежде всего жестких и гибких дисков). Большой популярностью пользуются программы: проверка конфигурации компьютера Check-It; проверка и лечение диска NDD (Norton Disk Doctor), проверка работоспособности диска Calibrate; диагностика системы NDIAGS; восстановление сбойных дисков DISKTOOL и др.

Программы для оптимизации дисков позволяют обеспечить более быстрый доступ к информации на диске за счет оптимизации размещения данных. В результате удаления файлов на диске образуются свободные области, которые заполняются при последующей записи новых файлов. Проблема заключается в том, что новый файл часто имеет размер, больший чем первая из свободных областей. В этом случае операционная система разбивает файл на несколько частей, которые помещаются в разные свободные области диска, т.е. фрагментирует файл. При считывании такого файла, операционной системе приходится собирать все фрагменты, перемещаясь по всему диску в их поиске. Это требует дополнительного времени и тем самым увеличивает время доступа к файлу. Программы для оптимизации дисков перемещают все участки каждого файла друг к другу (устраняют фрагментацию), собирают их в начале диска и т.д., за счет чего уменьшается число перемещений головок диска(т.е. ускоряется доступ к данным) и снижается износ диска. Из программ для оптимизации дисков широко используются SpeeDisk, FastTrax.

Программы динамического сжатия дисков позволяют увеличить количество информации, хранимой на дисках путем ее динамического сжатия. Эти программы сжимают информацию при записи на диск и развертывают (восстанавливают в исходном виде) - при чтении с диска. Примерами таких программ могут служить: Doublespace, Stacker, SuperStor и др.

Программы-упаковщики позволяют за счет применения специальных методов упаковки сжимать информацию на дисках, т.е. создавать архивы - копии файлов меньшего размера. Наиболее популярны упаковщики ARJ, ZIP, RAR и др.

Антивирусные программы предназначены для предотвращения заражения компьютерным вирусом и ликвидации последствий заражения. Наиболее известны антивирусные программы AIDSTEST, WEB, SCAN, VAKCINA, ADINF, AV, DOCTOR.

Коммуникационные программы предназначены для организации обмена информацией между компьютерами. Например: Brooklin Bridge, Telemate, Procomm, BitFax и др.

Программы управления локальной сетью: Lantastic, Netware Lite и т.д.

Операционные оболочки (ОО) служат как для расширения функций ОС, так и для повышения уровня интерфейса с ЭВМ путем упрощения доступа к средствам ОС. Например, для IBM-совместимых ПК можно указать такие известные ОО как Q-DOS, DOSShell, PC-Tools, Side Kick, Pop Up Windows и Norton Commander (NC). С MS-DOS (начиная с версии 4.0) поставляется оболочка MS-DOSShell, позволяющая с помощью меню в многооконном режиме обслуживать файловую систему, изменять характеристики экрана, выполнять команды MS-DOS и т.д. Средства оболочки облегчают использование возможностей MS-DOS, но во многом уступают оболочке NC. Графическая среда Windows фирмы Microsoft (1990 г.) оказала огромное влияние на развитие интерфейса с ЭВМ, определив новое поколение ОО для ПК.

Средства тестирования и диагностики предназначены для проверки работоспособности, наладки и технической эксплуатации ЭВМ. ПС данной группы можно подразделить на следующие подгруппы:1) диагностики; 2) программно-логического контроля; 3) тестовые; 4) программно-аппаратного контроля. Средства первой подгруппы обеспечивают автоматический поиск ошибки с указанием неисправного блока. Программно-логический контроль основан на использовании избыточности исходных и промежуточных данных. Тестовый контроль осуществляется посредством тестов проверки работы ЭВМ или ее узлов. Программно-аппаратный контроль включает программный и аппаратный (с помощью встроенных в ЭВМ электронных схем) и осуществляет проверку работоспособности компьютера.

2. Инструментальное ПО (ИПО) предназначено для создания новых ПС в любой предметной области, в том числе, прикладное ПО и системное ПО. В его состав входят трансляторы (компиляторы и интерпретаторы) с языков программирования различного уровня, библиотеки стандартных программ (БСП), тестирования и загрузки, а также системы программирования (СП). Указанные средства позволяют разрабатывать программу на удобном символическом языке, а не в машинных кодах. Символические языки подразделяются на машинно-ориентированные, в которых отражена структура конкретного компьютера, и проблемно-ориентированные программирование на которых производится безотносительно к конкретному типу компьютера. Под языком программирования (ЯП) будем понимать алфавит, систему записи и набор правил, определяющих синтаксис текста программы (алгоритма).

Системы программирования представляют собой интегрированные инструментальные средства, обеспечивающие все основные функции по разработке программ: создание и редактирование исходных модулей, компиляция или интерпретация, создание загрузочных модулей и их выполнение, отладка, тестирование, БСП, сохранение и документирование и т.д. Многие СП оформляются в виде пакетов с соответствующим обеспечением и сопровождением. Типичными примерами СП являются известные пакеты Turbo-Pascal, Turbo-C, Turbo-Prolog фирмы Borland для IBM-совместимых персональных компьютеров.

3. Прикладное ПО (ППО) составляют пакеты прикладных программ (ППП), предназначенные для решения определенного круга задач из различных проблемных областей: науки, техники, экономики, медицины и т.п. Основная цель ППП – максимальное упрощение интерфейса (взаимодействия) пользователя с ЭВМ.

ППП общего назначения ориентированы на широкий круг пользователей в различных проблемных областях. К пакетам подобного типа относятся обработка текстовой информации (текстовые процессоры), деловой графики, электронных таблиц, СУБД и др. Среди пакетов этой группы для ПК можно отметить такие известные, как: MS Word, Word Star, Word Perfect, Sprint, Chiwriter, Лексикон (текстовые процессоры); Multiplan, Ms Excel, Quattro Pro, VP-Planner, Super Calc (электронные таблицы); dBase, Reflex, Foxbase, Paradox, (СУБД); MS Chart, Chart Master, GRAF Lotus (деловая графика); Pro Comm, Telix, SmartCom, Cross Talk (телекоммуникационные) и др.

Для наиболее важных приложений, например, в САПР (системах автоматизированного проектирования), создаются типовые пакеты, удовлетворяющие требованиям большого числа специалистов в соответствующих проблемных областях. Из пакетов данной группы можно отметить такие: графические (PaintBrush, Core, Grafhics System, GEM, Corel DRAW, Harvard Graphics, Autosketch, Freelance Plus); математические MathCAD, Reduce, Mathematica, Maple V); прикладной математики (Optinet, LP-16, DP-16, CP-16, FP-16); статистические (StatGraf, Statware, Statistica, DataStat, Mulistat); моделирования (DSIM-16, GRAMOS, A-SVEGAL); экспертные системы (Expert Choice, Gold Works, EXPERT-Ease, METHODS, DENDRAL, MYCIN, PROSPECTOR); издательские системы (AMS-Tex, Page Maker, Venture Pablisher, Adobe Illustrator); интервьюирования (BLAISE); многочисленные пакеты САПР: разработки системы управления (CACE-группа), программирования систем управления (CACSD-группа), проектирования и изготовления чертежей (CADD-группа), планирования (CAP-группа) и др. Большинство этих пакетов функционирует на IBM-совместимых ПК.

Интегрированные ППП представляют собой объединение наиболее часто используемых прикладных программ и пакетов. Простейшим типом таких ППП является совокупность функционально-ориентированных, объединенных единым информационным интерфейсом, пакетов. В таких пакетах используется единый формат файлов, а также единые методы доступа к файлам отдельных пакетов. Типичным примером пакетов данного класса является известный пакет MS Office для IBM-совместимых ПК, который включает текстовый процессор MS Word, табличный процессор MS Excel, графический редактор Power Point и др. Более развитыми являются ППП, которые представляют собой единое ПС, объединяющее основные функции ряда пакетов общего назначения, которые не могут быть изменены пользователем (в отличие от выше рассмотренных пакетов). В данном случае мы имеем готовую интегрированную систему, имеющую закрытый характер. Подключение новых прикладных пакетов к такой системе невозможно. Типичными и известными пакетами такой организации являются MS Works, Lotus 1-2-3, FrameWork, Symphony, Knowledgeman. Например, интегрированная система Lotus 1-2-3 состоит из трех компонентов: электронные таблицы, база данных (со средними возможностями) и пакет деловой графики. Преимущества интегрированных систем проявляются прежде всего в том, что они удобны для пользователя. Система представляет одинаковые средства доступа к различным пакетам, образующим систему. Упрощается стыковка различных пакетов по данным, увеличивается скорость работы, т.к. не требуется пересылка данных из одного хранилища в другое, а переключение с одного пакета на другой осуществляется простым выбором соответствующих позиций в управляющем меню.

ППП, расширяющие функции ОС, имеют достаточно широкую сферу применения. Например, сюда относятся пакеты для сопряжения ЭВМ с научными приборами и установками. Другую подгруппу составляют пакеты, обеспечивающие подключение к ЭВМ дополнительных унифицированных ВУ, поддержку работы ЭВМ в локальных сетях, многомашинных и многопроцессорных комплексах и т.д.

В заключении отметим, что нами сделан лишь краткий обзор современного состояния ПО ЭВМ. Дать сколько-нибудь подробный анализ используемых многочисленных программных средств в рамках данного учебного пособия не представляется возможным. Отдельные виды ПО изложены в литературе и изучаются на лабораторных занятиях. Наше будущее - время стремительного развития науки, век информационных технологий. Поэтому знание компьютера) - вот один из критериев грамотного человека. Данное учебное пособие содержит теоретические и практические сведения о наиболее распространенных программных продуктах: MS-DOS, Norton Commander 5.0, антивирусы, Lexicon, Lotus, FoxPro 2.5, Windows 2000, Far, Paint, Word 2000, Excel 2000, Access 2000 и др.