Классификация программного обеспечения

Программное обеспечение компьютера - это совокупность программ, предназначенных для выполнения различных действий. В состав программного обеспечения входят программы и необ-ходимые для их функционирования данные. Различают системные программы, предназначенные для управления и обслуживания компьютера и несистемные - программы (приложения). Все про-граммы состоят из совокупности операторов и данных, описанных на некотором языке програм-мирования и создаются с помощью инструментальных программ. Все программы хранятся в фай-лах в виде либо текста программы, на определенном языке программирования, либо в виде испол-няемой программы. В первом случае для выполнение программы необходимо наличие транслято-ра или соответствующей системы программирования. Во втором случае, для выполнения про-граммы достаточно просто запустить ее. Программное обеспечение принято классифицировать на три группы:

- системное

- прикладное

- инструментальное

СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

В состав компьютера входит большое число функциональных элементов, таких как опера-тивная память, процессор, контроллеры, внешние запоминающие устройства, периферийные уст-ройства и др. Для эффективного управления работой этими устройствами как системой использу-ют программы, получившие название системными или системное программное обеспечение. Без системного программного обеспечения работа на компьютере невозможна.

Операционные системы

Основой системного программного обеспечения является операционная система (ОС), пред-назначенная для управления аппаратными и программными ресурсами компьютера, а также для

организации взаимодействия (интерфейса) пользователя с компьютером. Операционная система представляет собой набор программ, хранимых в виде файлов на диске. Она автоматически загру-жается в оперативную память при включении и остается там до выключения компьютера. Эта операция загрузки выполняется загрузчиком - программой, которая вызывается базовой системой ввода-вывода (BIOS). BIOS размещается в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), к кото-рому доступ пользователя запрещен. Кроме вызова программы загрузчика BIOS также выполняет тестирование основных аппаратных компонентов. BIOS иногда относят к аппаратным средствам, иногда к программным. В зависимости от аппаратных ресурсов компьютера и сферы применения различают однозадачные и многозадачные ОС, ОС с текстовым и графическим интерфейсом. Многозадачные ОС управляют, распределяют ресурсы компьютера и обеспечивают:

- возможность одновременной или поочередной работы нескольких программ

- возможность обмена данными между программами

- возможность совместного использования ресурсов компьютера несколькими программами.

Основные функции ОС можно классифицировать по двум основным признакам:

1. Функции реализуемые виртуальными машинами:

— управление информацией: структурирование, обеспечение сохранности, использование имен (виртуальная память, файлы), передача (ввод-вывод);

— выполнение: последовательное или параллельное выполнение программ, компоновка про-грамм и т.д.;

— дополнительные услуги: помощь при отладке, обработка аварийных ситуаций, измерение времени выполнения и т.п.

2. Функции контроля и распределения ресурсов:

— управление физическими ресурсами: выделение оперативной памяти, внешней памяти, устройств ввода-вывода;

— распределение и обмен информацией между пользователями;

— защита от несанкционированного доступа;

— функции управления процессами;

— дополнительные услуги: выдача счетов на использованные ресурсы, сбор статистической информации, измерение производительности и т.п.

Совокупность таких услуг представляет для пользователя некоторую "абстрактную" или виртуальную машину в противоположность реальной, существующей физически машине. Описа-ние услуг и правила пользования ими образуют интерфейс ОС.

Операционная система может быть определена несколькими способами:

— совокупность процедур, вызываемых автоматически или по желанию пользователей и по-зволяющей группе пользователей совместно эффективно использовать машинное время;

— набор системных программ, позволяющих пользователю взаимодействовать с аппаратным обеспечением машины, а также другими задачами наиболее непосредственным, эффективным и надежным способом;

— программное средство, расширяющее функциональные возможности, заложенные в аппа-ратном обеспечении, и тем самым определяющее создание новой виртуальной машины;

— первый уровень программного обеспечения (расположенный непосредственно над аппа-ратурой), обеспечивающий реализацию дополнительных возможностей по формированию конфи-гурации системы.

Операционная система представляет собой набор программ (алгоритмов), созданных для управления ресурсами операционной системы, а именно памятью, процессорами, устройствами и информацией (программами и данными). Задача операционной системы состоит в том, чтобы обеспечивать эффективное использование и разрешать конфликты, возникающие в результате конкуренции между различными пользователями.

Строение операционной системы.

ОС условно делится на несколько уровней:

— Ядро операционной системы, выполняет роль интерфейса системы с аппаратурой и вклю-чает основной набор утилит операционной системы, которые составляют виртуальную машину.

— Системный уровень управления устройствами ввода/вывода, обеспечивает согласованную

работу устройств ввода/вывода.

— Уровень системных программ утилит, предназначен для обеспечения работ пользователь-ских программ, программ коммуникации.

— Пользовательский уровень

Операционная система образует автономную среду, не связанную ни с одним из языков про-граммирования. Любая прикладная программа связана с операционной системой и может эксплуа-тироваться только на тех компьютерах, где имеется аналогичная системная среда. Прикладные программные средства, разработанные в среде одной операционной системы, не могут быть ис-пользованы для работы в среде другой операционной системы, если нет специального комплекса программ (конвертера), позволяющего это сделать. В таком случае говорят о программной несо-вместимости компьютеров.

Программа, созданная в среде одной операционной системы, не функционирует в среде дру-гой операционной системы, если в ней не обеспечена возможность конвертации (преобразования) программ.

Для работы с операционной системой необходимо овладеть языком этой среды — совокуп-ностью команд, структура которых определяется синтаксисом этого языка. Операционная система выполняет следующие функции:

- связь с пользователем в реальном времени для подготовки устройств к работе, переопреде-ление конфигурации и изменения состояния системы.

- выполнение операций ввода-вывода; в частности, в состав операционной системы входят программы обработки прерываний от устройств ввода-вывода, обработки запросов к устройствам ввода-вывода и распределения этих запросов между устройствами.

- управление памятью, связанное с распределением оперативной памяти между прикладны-ми программами.

- управление файлами; основными задачами при этом являются обеспечение защиты, управ-ление выборкой и сохранение секретности хранимой информации.

- обработка исключительных условий во время выполнения задачи

- появление арифметической или машинной ошибки, прерываний, связанных с неправильной адресацией или выполнением привилегированных команд.

- вспомогательные, обеспечивающие организацию сетей, использование служебных про-грамм и языков высокого уровня.

Обычно операционная система хранится на жестком диске, а при его отсутствии выделяется специальный гибкий диск, который называется системным диском. При включении компьютера операционная система автоматически загружается с диска в оперативную память и занимает в ней определенное место. Операционная система создается не для отдельной модели компьютера, а для серии компьютеров, в структуре которых заложена и развивается во всех последующих моделях определенная концепция.

ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Прикладное программное обеспечение используется для решения задач определенной при-кладной области. В качестве примеров можно привести системы тестирования знаний, системы автоматизации бухгалтерских расчетов, системы мониторинга, системы анализа эффективности инвестиций, системы документооборота, системы автоматизации рабочих мест, программы по учету потерь и многое другое. Разработка таких систем выполняется в несколько этапов и осуще-ствляется на основе инструментального программного обеспечения.

Сетевые прикладные программы и Internet технологии

Иногда возникает необходимость одновременной работы нескольких людей с одним источ-ником данных. В этом случае создаются так называемые сетевые программы. Как правило в такой ситуации программа состоит из двух частей. Одна часть программы работает непосредственно с источником данных. Эта часть называется "сервер". Вторая программа получает доступ к источ-нику данных по сети путем подачи запросов к программе "серверу". Такая программа называется "клиент". Эта технология работы носит название "клиент-сервер". На сегодняшний день програм-мы, разработанные по этой технологии стали неотъемлемой частью нашей жизни. К примеру, се-

годня уже трудно найти предприятие, где бухгалтерия ведется вручную, а определенные органы управления при подаче отчетов требуют к бумажной форме прилагать электронную копию (на-пример, комиссия по ценным бумагам). Это направление наиболее динамично развивается и со-вершенствуется, позволяя полностью автоматизировать процесс работы предприятий всех отрас-лей промышленности. Кроме того, специальные программы, написанные с использованием Ин-тернет-технологий, позволяют полностью изменить подход к организации труда, предоставляя возможность работать в реальном времени с коллективом компании, находясь в любой точке пла-неты.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Инструментальное программное обеспечение предназначено для создания программных продуктов общего назначения, не зависящих от предметной прикладной области. Программный продукт - это некоторый файл, содержащий информацию, полученную с помощью программы. Программный продукт может содержать как элементы информационного обеспечения, например, массив чисел и формул, список фамилий, текст документа, базы данных так и элементы про-граммного обеспечения, к которой относят прикладные программы, призванные сами создавать программные продукты. Различают следующие виды инструментальных программ:

- текстовые и графические редакторы

- трансляторы языков программирования, системы программирования,

- системы управления базами данных

- электронные таблицы

- программы создания электронных презентаций и др.

Следует отметить, что оболочки для создания прикладных программ создаются также инст-рументальными программами и поэтому могут быть отнесены к прикладным программам.