Рис. 100.

Программы - это упорядоченные последовательности команд. Цель любой компьютерной программы - управление аппаратными средствами. Состав программного обеспечения (ПО) компьютера называют программной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и блоками, существует взаимосвязь - многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, т. е., мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию (рис. 100). Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней.

Рассмотрим уровни программного обеспечения.

Базовый уровень

Самый низкий уровень программного обеспечения. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства хранятся в микросхемах ПЗУ. Программы и данные записываются в микросхемы ПЗУ на этапе производства. В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяются перепрограммируемые постоянно запоминающие устройства (ППЗУ - англ. Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM).

Системный уровень

Системный уровень - переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, т.е. выполняет «посреднические» функции. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств - они входят в состав программного обеспечения системного уровня.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы (ОС) компьютера. Наличие ОС - непременное условие для возможной практической работы человека с компьютером.

Служебный уровень

Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их называют утилитами) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Некоторые служебные программы (программы обслуживания) изначально включают в состав ОС, например программа дефрагментации дисков, восстановление системы и т.д. (в Windows - это программы, которые находятся в категории Служебные).

Прикладной уровень

Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания.

К прикладным программным средствам относят:

• - текстовые редакторы - предназначены для создания и редактирования текста. Дополнительные функции состоят в автоматизации процесса ввода и редактирования. В качестве примера можно привести программу Notepad (Блокнот);
• - текстовые процессоры. Основным отличием текстовых процессоров от текстовых редакторов в том, что они позволяют не только вводить и редактировать тексты, но и внедрять в него графики, формулы, таблицы и других объекты. Классическим примером текстового процессора является Microsoft Word;
• - графические редакторы - предназначены для создания или обработки графических изображений.

Различают: растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики (ЗО-редакторы). Самый простой пример растрового графического редактора, который присутствует на каждом компьютере - Paint. Растровые изображения имеют несколько видов расширения: jpeg или jpg, png, gif, bmp и др. Второй пример графического растрового редактора - Adobe Photoshop. Photoshop имеет огромный функционал, поддержку большого числа плагинов (программные модули, динамически подключаемые к основной программе и предназначенные для расширения и/или использования ее возможностей) и инструментов. Позволяет работать в различных цветовых моделях и с различными расширениями файлов.

Векторный графический редактор CorelDRAW из пакета CorelDRAW Graphics Suite представляет собой мощный профессиональный продукт для создания различного рода графики и анимации. Тем не менее благодаря встроенной развитой системе обучения и справки программа весьма проста для освоения даже новичками в области векторной графики.

В качестве второго примера векторного графического редактора можно привести свободно распространяемую программу Inkscape. Она обладает большими возможностями для создания высококачественных иллюстраций или рисования плакатов. Данная программа подойдет для создания и обработки векторной графики как начинающим пользователям, так и для серьезной работы опытным пользователям.

Редакторы трехмерной графики служат для создания фильмов, компьютерных игр, графического дизайна, изобилующих анимацией, визуальными эффектами. Широкое распространение подобные программы нашли в области машиностроения, архитектуры, производства потребительских товаров и т.п. В качестве примера можно привести такие программные продукты, как Autodesk Maya, Autodesk 3ds Max:

- системы управления базами данных (СУБД). Основными функциями СУБД являются: создание незаполненной структуры базы данных, предоставление средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы, обеспечение возможности доступа к данным, а такие предоставления средств поиска и фильтрации.

Принято делить СУБД на настольные и промышленные. Примером настольных СУБД служат: Access, FoxPro. Промышленные СУБД ориентированы на создание информационных систем, оперирующих большим объемом информации с повышенным требованием безопасности, например: Oracle, MS SQL Server:

• - электронные таблицы - представляют собой программный инструмент, предназначенный для хранения различных типов данных, проведения над ними расчетов. Самое популярное средство работы с электронными таблицами - программа Excel;
• - системы автоматизированного проектирования (САПР) - предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре.

Наиболее распространенной САПР в мире является программа AutoCAD (англ. Computer-Aided Design) - двух- и трехмерная система автоматизированного проектирования и черчения. В качестве примера российской САПР можно привести систему ADEM (англ. Automated Design Engineering Manufacturing), предназначенную для автоматизации конструкторско-технологической подготовки производства;

• - настольные издательские системы - позволяют осуществлять электронную верстку широкого спектра основных типов документов: информационного бюллетеня, цветной брошюры, каталога, справочника. Примерами таких программ являются: Corel Ventura, Page Maker, QuarkXPress, Frame Maker, MS Publisher;
• - экспертные системы - предназначены для анализа данных, содержащихся в базе знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя.

Экспертные системы способны в сложной ситуации (при недостатке времени, информации или опыта) дать квалифицированную консультацию (совет, подсказку), помогающую специалисту или менеджеру принять обоснованное решение. База знаний экспертной системы содержит сведения о предметной области (медицина, юриспруденция и т.п.) и правила - набор инструкций, применяя которые к известным фактам можно получать новые факты. В качестве примера можно привести программную экспертную систему CLIPS (англ. С Language Integrated Production System);

• - web-редакторы (HTML-редакторы) - позволяют создавать с минимальными временными затратами простые и сложные, красиво оформленные Web-страницы. Одним из наиболее популярных HTML-редакторов в мире является программа Adobe Dreamweaver;
• - браузеры (обозреватели) - программные средства, предназначенные для просмотра web-сайтов. Наиболее популярными являются программы Internet Explorer, Mozilla Firefox, Google Chrome, Opera;
• - бухгалтерские системы (системы автоматизации бухгалтерского учета) - предназначены для автоматизации подготовки бухгалтерских документов предприятия и их учета, для подготовки регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности.

Бухгалтерский учет в крупных предприятиях ведется при помощи современных ERP (англ. Enterprise Resource Planning System - система планирования ресурсов предприятия) - систем, позволяющих автоматизировать не только бухгалтерский учет, но и управление производством. В этих целях обычно используются такие системы, как SAP, Oracle E-Business Suite, 1С:Предприятие, Microsoft Dynamics NAV (Navision), ERP «Галактика» и др.;

- финансовые аналитические системы - предназначены для использования уже накопленных, проверенных, объединенных финансовых показателей. При этом можно выделить несколько базовых функциональных возможностей подобных программ: систематизация информации, расчет аналитических показателей и коэффициентов, формирование отчетов презентационного качества.

К финансовым аналитическим системам относятся такие программы, как Project Expert, позволяющая решать задачи разработки бизнес-плана, проектирования развития бизнеса, анализа инвестиционных проектов для предприятий любой отраслевой принадлежности и масштабов деятельности.

Audit Expert - программа для анализа финансового состояния предприятия на основании его финансовой отчетности позволяет осуществлять временной, структурный, финансовый анализ, расчет различных финансовых показателей, получение отчетов и заключений по результатам анализа.

К служебным программным средствам относят:

- диспетчеры файлов (файловые менеджеры) - с помощью программ данного класса выполняется большинство операций, связанных с работой с файлами: копирование, перемещение, переименование, удаление, поиск файлов.

Типичными представителями этого класса программ являются FAR Manager, Total Commander, FreeComander;

- средства сжатия данных (архиваторы) - программы, которые осуществляют сжатие данных в один файл архива для более легкой передачи или компактного их хранения.

Из числа наиболее популярных программ можно выделить: ARJ, РКРАК, LHA, ICE, HYPER, ZIP, РАК, ZOO, RAR;

- средства диагностики - предназначены для тестирования компьютера или отдельных компонентов. Выдают подробную информацию о его состоянии, функциональности и возможных программных и физических неполадках.

Диагностика - систематизированный способ поиска неисправностей с последующим их устранением. Среди программ диагностики можно выделить SiSoftware Sandra (англ. System ANalyser, Diagnostic and Reporting Assistant) - это информационная и диагностическая программа. Она предоставляет практически всю информацию об аппаратном и программном обеспечении компьютера. Другая программа - 3DMark, ориентированная исключительно на измерение производительности видеосистемы;

средства контроля (мониторинга) - позволяют следить за процессами, происходящими в компьютерной системе. В случае опасности предусмотрена возможность предупреждения, отключения компьютера или же изменения режима работы некоторых устройств.

В качестве примера можно привести программу MB Probe, с помощью которой можно снимать температуру от нескольких термодатчиков, определить напряжения ядра процессора и материнской платы, держать под контролем обороты вентиляторов. Температура винчестера, атрибуты внутренней системы диагностики S.M.A.R.T., а также напряжения датчиков оборотов вентиляторов материнской платы могут быть представлены с помощью утилиты SpeedFan;

• - средства коммуникации (коммуникационные программы) - позволяют общаться в реальном времени с людьми, находящимися на расстоянии от вас. К коммуникационным программам относят ICQ, Skype, Yahoo massager, Google Talk и др.;
• - средства обеспечения компьютерной безопасности - включают в себя антивирусы, межсетевые экраны (файерволы), программы для шифрования данных и антишпионы.

К антивирусному программному обеспечению данной категории относят Kaspersky Virus Removal Tool - программу разработанную специалистами лаборатории Касперского для сканирования компьютера на наличие вредоносных программ. Kaspersky A VP Tool находит и изолирует: вирусы, трояны, черви, шпионские и рекламные модули, все типы руткитов и тому подобные вредоносные программы. Другая популярная программа Dr.Web Curelt! - бесплатный антивирус для сканирования, обнаружения и удаления (лечения) компьютеров под управлением Windows.

В качестве примера межсетевого экрана можно привести такую программу, как Comodo Internet Security - бесплатный пакет для комплексной защиты компьютера от вирусов, троянов, других вредоносных программ и хакерских атак. Его действие заключается в блокировании установки вирусов, червей, шпионских программ, модификации критических файлов системы, кроме того, встроенный планировщик заданий позволяет проводить сканирование по расписанию, есть функция ежедневного автоматического обновления вирусной базы данных и т.д.

SUPERAntiSpyware Free - программа для обнаружения и удаления шпионских, рекламных и вредоносных программ, червей, руткитов (программа для скрытия следов присутствия злоумышленника или вредоносной программы в системе) и другого подозрительного программного обеспечения. Этот антишпион позволяет проводить полное, настраиваемое сканирование жестких дисков, портативных устройств, памяти, реестра, отдельных папок и файлов.

Контрольные вопросы и задания

• 1. Что называется программой? Дайте определение понятию «программная конфигурация».
• 2. Начертите схему уровней программного обеспечения.
• 3. Дайте характеристику базовому уровню программного обеспечения.
• 4. Что называется драйвером устройства? Опишите назначение программ системного уровня.
• 5. Каково назначение утилит? Поясните назначение программ системного уровня. Приведите примеры подобных программ.
• 6. Перечислите программы, которые относят к прикладному уровню программного обеспечения.
• 7. Какие типы программ, относящиеся к графическим редакторам, вы знаете?
• 8. Поясните основные функции систем управления базами данных. Приведите примеры программ данного класса.
• 9. В чем особенности экспертных систем?
• 10. Раскройте назначение финансовых аналитических систем. Приведите примеры программ данного класса.
• 11. Перечислите программы, относящиеся к служебным программным средствам.
• 12. Какой класс программ позволяет выполнять основные операции над файлами? Приведите примеры.
• 13. В чем отличие программ, предназначенных для диагностики и мониторинга компьютерных систем?
• 14. Что относится к средствам обеспечения компьютерной безопасности? Перечислите и опишите соответствующие программы.
• 15. Разработайте таблицу, которая содержит рассмотренные виды программного обеспечения, установленные на вашем компьютере.

Любой компьютер представляет собой автоматическое устройство, работающее по заложенным в него программам. Компьютерная программа представляет собой последовательность команд, записанных в двоичной форме на машинном языке, понятном процессору компьютера. Компьютерная программа является формой записи алгоритмов решения поставленных задач. Совокупность готовых к исполнению программ, хранящихся в оперативной и внешней памяти компьютера, называется его программным обеспечением .

Виды программного обеспечения

Можно выделить три основных вида программного обеспечения: системное, прикладное и инструментальное.

Системное программное обеспечение обеспечивает согласованное взаимодействие устройств компьютера и создает условия для выполнения остальных программ. Самой важной частью системного программного обеспечения является операционная система – программа, необходимая для работы компьютера. Операционная система выполняет следующие функции:

• обеспечение пользовательского интерфейса, то есть программных средств диалога человека и компьютера;
• управление выполнением других программ на компьютере, в том числе организация их доступа к устройствам (процессору, памяти, устройствам ввода-вывода);
• управление хранением информации на компьютере в виде иерархической системы папок, содержащих файлы.

Можно сказать, что операционная система является средой, в которой выполняются остальные программы.

К системному программному обеспечению относятся также драйверы – программы управляющие работой устройств ввода-вывода и некоторых других устройств, позволяющие настраивать параметры их работы. Драйверы обычно поставляются вместе с устройствами. Комплект наиболее распространенных драйверов поставляется вместе с операционной системой.

В состав системного программного обеспечения входят также антивирусы и другие программы, связанные с обслуживанием компьютера. Системные программы часто называют утилитами (от лат. utilis – полезный).

Прикладное программное обеспечение (приложения) – это программы, непосредственно предназначенные для удовлетворения потребностей пользователя. Типичные представители прикладного программного обеспечения:

• текстовые и графические редакторы;
• программы работы с электронными таблицами;
• системы управления базами данных;
• средства просмотра web-страниц;
• обучающие системы, электронные энциклопедии, игры;
• специализированные программные системы, предназначенные для
• автоматизации определенного вида профессиональной деятельности, например, банковские системы, системы управления транспортными перевозками, системы геометрического моделирования в машиностроении.

К инструментальному программному обеспечению относятся средства автоматизации разработки компьютерных программ, то есть инструменты программиста. Инструментальное ПО - это разновидность прикладного ПО (оно является прикладным для разработчика).

При разработке программного обеспечения необходимо представлять алгоритмы в форме, понятной компьютеру. Для этого используются комплексы программ, называемые системами программирования. Они составляют основу инструментального программного обеспечения.

Билет № 16

Паке́т прикладны́х програ́мм (аббр. ППП, англ. application package ) или паке́т програ́мм - набор взаимосвязанных модулей, предназначенных для решения задач определённого класса некоторой предметной области.

Характеристика пакетов прикладных программ (ППП) общего назначения
Прикладные программы предназначены для того, чтобы обеспечить применение вычислительной техники в различных сферах деятельности человека. Помимо создания новых программных продуктов разработчики прикладных программ большие усилия тратят на совершенствование и модернизацию популярных систем, создание их новых версий. Новые версии, как правило, поддерживают старые, сохраняя преемственность, и включают в себя базовый минимум (стандарт) возможностей.
Пакеты прикладных программ являются наиболее динамично развивающейся частью программного обеспечения: круг решаемых с помощью ППП задач постоянно расширяется. Во многом внедрение компьютеров практически во все сферы деятельности стало возможным благодаря появлению новых и совершенствованию существующих ППП.
Достижения в области микроэлектроники, приводящие к появлению более мощных по своим функциональным возможностям компьютеров, также являются причиной создания новых ППП. В свою очередь, необходимость улучшения характеристик использования пакета при решении конкретных задач пользователя стимулирует совершенствование архитектуры и элементной базы компьютеров и периферийных устройств.
Структура и принципы построения ППП зависят от класса ЭВМ и операционной системы, в рамках которой этот пакет будет функционировать. Наибольшее количество разнообразных ППП создано для IBM PC-совместимых компьютеров с операционными системами MS DOS и Windows.
Каждая группа пакетов имеет свои проблемы организации, трудности разработки и создания. Каждый пакет реализуется на конкретном языке программирования в соответствии с требованиями, предъявленными к пакету, и возможностям языка.
Один из возможных вариантов классификации программных средств, составляющих прикладное программное обеспечение, отражен на рисунке 7.15. Как и почти всякая классификация, приведенная на рисунке, не является единственно возможной.
Текстовые редакторы (процессоры) - специальные программы, предназначенные для работы с документами (текстами), позволяющие компоновать, форматировать, редактировать тексты при создании пользователем документа. Обычно они включают в себя дополнительные функции по работе с блоками текста и объектами.
Настольные издательские системы (desktop publishing) - программы, предназначенные для профессиональной издательской деятельности и позволяющие осуществлять электронную верстку широкого спектра основных типов документов, типа информационного бюллетеня, краткой цветной брошюры и объемного каталога или торговой заявки, справочника. Предусмотренные в пакетах данного типа средства позволяют:
- компоновать (верстать) текст;
- использовать всевозможные шрифты и осуществлять полиграфические изображения;
- осуществлять редактирование текста на уровне лучших текстовых процессоров;
- обрабатывать графические изображения;
- обеспечивать вывод документов полиграфического качества;
- работать в сетях и на разных платформах.
Наилучшими пакетами в этой области для ЭВМ являются: Corel Venture, PageMaker, QuarkXPress, FrameMaker, Microsoft Publisher, Illustrator for Windows и др.
Графические системы - пакеты, предназначенные для обработки графической информации.
Компьютерная графика в настоящее время является одной из самых динамично развивающихся областей программного обеспечения. Она включает в себя ввод, обработку и вывод графической информации - чертежей, рисунков, картин и т.д. - средствами компьютерной техники. Различные типы графических систем позволяют быстро строить изображения, вводить иллюстрации с помощью сканера или видеокамеры, создавать анимационные ролики.
Графические редакторы позволяют пользоваться различным инструментарием художника, стандартными библиотеками изображений, наборами стандартных шрифтов, редактированием изображений, копированием и перемещением фрагментов по страницам экрана и др.
Графические пакеты делятся на пакеты обработки растровой графики и изображений, и пакеты векторной графики.
Графические пакеты растровой графики предназначены для работы с фотографиями и включают в себя набор средств по кодированию фотоизображений и цифровую форму. Признанный лидер среди пакетов данного класса - Adobe Photoshop. Известны также пакеты Aldus Photo Styler, Picture Publisher, Photo Works Plus.
Пакеты для работы с векторной графикой предназначены для профессиональной работы, связанной с художественной и технической иллюстрацией с последующей цветной печатью (на рабочем месте дизайнеров, например), занимают промежуточное положение между пакетами для систем автоматизированного проектирования (САПР) и настольными издательскими системами.
Пакеты данного класса в настоящее время обладают достаточно широким набором функциональных средств для осуществления сложной точной обработки графических изображений и включает в себя:
- инструментарий для создания графических изображений;
- средства выравнивания (по базовой линии и странице, по сетке, пересечению, ближайшей точке и т.п.);
- средства манипулирования объектами;
- средства обработки текста в части оформления и модификации параграфов, работы с различными шрифтами;
- средства импорта (экспорта) графических объектов (файлов) различных форматов;
- средства вывода на печать с соответствующей настройкой экранного образа на полиграфическое исполнение;
- средства настройки цвета.
Своеобразным стандартом в этом классе является пакет CorelDraw. Можно также отметить такие пакет, как Adobe Illustrator, Aldus Free Hand, Professional Draw.

Программное обеспечение – неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него программным обеспечением. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах. Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ – от игровых до научных.

Существует два основных типа программного обеспечения: системное (называемое также общим) и прикладное (называемое специальным). Каждый тип программного обеспечения выполняет различные функции. Системное программное обеспечение – это набор программ, которые управляют компонентами компьютера, такими как процессор , коммуникационные и периферийные устройства. Программистов, которые создают системное программное обеспечение , называют системными программистами. К прикладному программному обеспечению относятся программы, написанные для пользователей или самими пользователями, для задания компьютеру конкретной работы. Программы обработки заказов или создания списков рассылки – примеры прикладного программного обеспечения. Программистов, которые пишут прикладное программное обеспечение , называют прикладными программистами.

Оба типа программного обеспечения взаимосвязаны и могут быть представлены в виде диаграммы, изображенной на рис.2.1 . Как видно, каждая область тесно взаимодействует с другой. Системное программное обеспечение обеспечивает и контролирует доступ к аппаратному обеспечению компьютера. Прикладное программное обеспечение взаимодействует с аппаратными компонентами через системное. Конечные пользователи в основном работают с прикладным программным обеспечением. Чтобы обеспечить аппаратную совместимость, каждый тип программного обеспечения разрабатывается для конкретной аппаратной платформы.

Рис. 2.1.

Системное ПО , в состав которого входят операционная система , трансляторы языков и обслуживающие программы, управляет доступом к аппаратному обеспечению. Прикладное ПО , такое как языки программирования и различные пользовательские приложения, работает с аппаратным обеспечением через слой системного ПО . Пользователи, в свою очередь , взаимодействуют с прикладным программным обеспечением.

Программные системы можно классифицировать по различным признакам. Рассмотрим классификацию, в которой основополагающим признаком является сфера (область) использования программных продуктов:

• аппаратная часть автономных компьютеров и сетей ЭВМ;
• функциональные задачи различных предметных областей;
• технология разработки программ.

Для поддержки информационной технологии в этих областях выделяют соответственно три класса программных продуктов, представленных на рис.2.2 :

• системное программное обеспечение;
• прикладное программное обеспечение;
• инструментальное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение ( System Software ) – совокупность программ и программных комплексов, предназначенная для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ. Системное программное обеспечение выполняет следующие задачи:

• создание операционной среды функционирования других программ;
• обеспечение надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети;
• проведение диагностики, локализации сбоев, ошибок и отказов и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;
• выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

Рис. 2.2.

Данный класс программных продуктов тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Программные продукты в основном ориентированы на квалифицированных пользователей – профессионалов в компьютерной области: системного программиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора. Однако знание базовой технологии работы с этим классом программных продуктов требуется и конечным пользователям персонального компьютера, которые самостоятельно не только работают со своими программами, но и выполняют обслуживание компьютера, программ и данных.

Программные продукты данного класса носят общий характер применения, независимо от специфики предметной области . К ним предъявляются высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования.

Прикладное программное обеспечение представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для решения задач определенного класса конкретной предметной области . Пакеты прикладных программ ( ППП ) общего назначения служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей.

Установка пакетов прикладных программ на компьютер выполняется системными администраторами, системными программистами, а также (в некоторых случаях) квалифицированными пользователями. Непосредственную эксплуатацию программных продуктов осуществляют, как правило, конечные пользователи – потребители информации, во многих случаях деятельность которых весьма далека от компьютерной области. Данный класс программных продуктов может быть весьма специфичным для отдельных предметных областей.

Инструментарий технологии программирования представляет собой совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов .

Инструментарий технологии программирования включает специализированные программные продукты, которые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования (кодирования), отладки и тестирования создаваемых программ. Пользователями технологии программирования являются системные и прикладные программисты.

Системное программное обеспечение (рис.2.3) можно разделить на базовое программное обеспечение , которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сервисное программное обеспечение , которое может быть приобретено дополнительно.

Базовое программное обеспечение ( base software ) – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Сервисное программное обеспечение включает программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя.

Рис. 2.3.

В базовое программное обеспечение входят:

• операционная система;
• операционные оболочки (обычно текстовые и графические);
• сетевая операционная система.

Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.

Наиболее традиционное сравнение ОС осуществляется по следующим характеристикам процесса обработки информации:

• управление памятью (максимальный объем адресуемого пространства, типы памяти, технические показатели использования памяти);
• функциональные возможности вспомогательных программ (утилит) в составе операционной системы;
• наличие компрессии диска;
• возможность архивирования файлов;
• поддержка многозадачного режима работы;
• поддержка сетевого программного обеспечения;
• наличие качественной документации;
• условия и сложность процесса инсталляции;
• мобильность (переносимость), безопасность, надежность и др.

Операционные системы, учитывая их центральное положение в программном обеспечении компьютеров, подробно рассматриваются в следующей главе учебника.

Операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя, а в будущем возможны варианты речевого интерфейса и распознавание рукописного ввода данных. Эти программы существенно упрощают задание управляющей информации для выполнения команд операционной системы, уменьшают напряженность и сложность работы конечного пользователя.

Расширением базового программного обеспечения компьютера является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ (или программ, поставляемых непосредственно с операционными системами), которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом:

• программы диагностики работоспособности компьютера;
• антивирусные программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и восстановление зараженных файлов;
• программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль сохранности файловой системы на логическом и физическом уровнях, сжатие дисков, создание страховых копий дисков, резервирование данных на внешних носителях и др.;
• программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия информации в файлах с целью уменьшения объема памяти для ее хранения;
• программы обслуживания сети.

Эти программы часто называются утилитами. Утилиты – программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т. п.).

В современных операционных системах такие утилиты могут быть представлены, как, например, в Windows , группами программ "стандартные" и "служебные". В них входит ряд полезных программ: калькулятор, звукозапись, блокнот и др. В группе "служебные" имеется ряд программ, расширяющих возможности операционной системы: очистка и дефрагментация диска, восстановление системы и т.п.

Каждый день, запуская персональный компьютер, ноутбук или телефон, мы сталкиваемся с программами, которые нас обслуживают. Причем, если не задумываться, то кажется, что использование программного обеспечения начинается в тот момент, когда мы запускаем ярлык на рабочем столе. Однако это далеко не так.

База

Давайте разберёмся, что такое программное обеспечение. По сути, оно представляет собой совокупность команд и программного кода, заключенного в графическую оболочку - интерфейс. Вот только интерфейс бывает разный и зависит непосредственно от приложения и его назначения.

Любое программное обеспечение состоит из файлов, в которых прописаны процедуры и функции, которым следует программа при исполнении.

Одной из первых моделей программного обеспечения стала так называемая машина Тьюринга. В 1935 году Алан Тьюринг сформулировал математическую модель, согласно которой некая абстрактная машина, должна была переходить из одного состояния в другое, выполняя элементарные команды из фиксированного набора.

Начнем разбор вопроса о том, что такое программное обеспечение, с его классификации.

Операционная система

Изначально можно выделить различные классы программного обеспечения. Первым и самым основным нужно назвать системное ПО. Интерфейсы, программы и коды без которых невозможно работать на компьютере или другой технике, использующей какую либо программную среду. Это самое необходимое программное обеспечение в вашем персональном компьютере.

В этом классе можно выделить два важных подраздела:

1. Базовое программное обеспечение. Оно включает в себя все виды операционных систем, независимо от того, являются ли они официальными или пиратскими, запускаются ли на них общедоступные приложения или исключительно 1-2 прикладные программы, для которых и создавалась эта программная среда. Также к этой группе можно отнести различные эмуляторы и виртуальные машины, позволяющие имитировать различные программные среды.
2. Отдельной группой стоит сервисное программное обеспечение. Как понятно из названия, оно создано для обслуживания операционной системы и её защиты. К ним можно отнести поисковые системы, антивирусы, а также средства диагностики и устранения неполадок в вашем ПК.

Само по себе, системное ПО - это совокупность различных программ и сред, предназначенных для поддержки работы персонального компьютера и компьютерных сетей. Разработка программного обеспечения этого типа представляет собой долгий и кропотливый процесс, поскольку от него будет зависеть работоспособность рабочего места. Системное ПО выполняет следующие задачи:

• создание среды для функционирования прикладных программ;
• поддержка работы ПК и сети;
• диагностирование и проведение профилактики сбоев ПК и ЛВС;
• проведение дополнительных поддерживающих операций, таких как архивирование, форматирование, дефрагментация и другие.

Для компьютера

Другое знание, дающее нам возможность разобраться, что такое программное обеспечение, это понимание того, чем разрабатывается ПО. Для этого процесса используется - инструментальное ПО, то есть комплекс программных и аппаратных средств, служащих для написания и компилирования системного кода прикладных утилит.

В инструментальном ПО можно выделить три подгруппы:

• языки и системы программирования;
• интегрированные среды программирования;
• программные комплексы.

Существует великое множество языков программирования, и все они делятся на подгруппы по принципу ориентированности - по сфере решаемых задач готового продукта.

Нельзя не сказать несколько слов и о том, что такое машинно-ориентированные языки программирования. Они служат для написания программного обеспечения не для конечного пользователя, а для создания поддерживающего программного кода непосредственно для аппаратуры. Эти языки позволяют учитывать уникальность архитектуры и принципов работы конкретной ЭВМ или, например, рабочего станка на заводе, не работающего под распространёнными операционными системами.

Для пользователя

Машинно-независимые языки программирования исполняют функцию написания программных кодов, а также прикладных программ для готовых оболочек и операционных систем.

• Процедурно-ориентированные языки программирования - это специализированное программное обеспечение. Примеры - Паскаль (Pascal), Бэйсик (Basic). Эти простейшие языки программирования служат для написания элементарных прикладных программ, функций и процедур. А также, для описания алгоритмов решения поставленных задач.
• Проблемно-ориентированные языки - позволяют решать задачи в более узких конкретных областях программирования, их примерами можно назвать - Лисп, АПЛ.
• Объектно-ориентированные языки - более современные и удобные средства для создания прикладных приложений и создающие различные виды программного обеспечения для конечного пользователя. Главной их особенностью является возможность делать готовые элементы приложения, такие как диалоговые окна, поля для заполнения, кнопки. Для иллюстрации можно назвать такие языки, как С++ и Visual Basic.

С чем мы работаем

Последним классом является прикладное программное обеспечения. Если вы внимательно читали статью, то уже должны были догадаться, что это ничто иное, как те программы, приложения и игры, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни. Но даже такое простейшее понятие специалисты подразделяют на подклассы.

1. Пожалуй, самая распространённая категория приложений - это мультимедиа. Т. е. программы воспроизведения видео, аудио, игры. Всё то, что служит для развлечения конечного пользователя. Таким образом, одно из величайших изобретений человечества из рабочего научного инструмента превратилось в средство развлечения широкой публики.
2. Информационно-поисковое ПО. Как понимаете, это различные браузеры и клиенты интернет-технологии, предназначенные для получения информации из мировой сети.
3. Общего назначения. Это виды программного обеспечения, используемого в обычной жизни исключительно по необходимости. Это графические и текстовые редакторы, почтовые сервисы, базы данных.
4. Проблемно-ориентированное. Например, экспертные системы или системы аудио- и видеоконференций.
5. Программные среды профессионального уровня. Это бухгалтерские и педагогические системы, системы контроля управления доступа.

Наглядный пример

Узнав, что такое программное обеспечение, рассмотрим некоторые реальные примеры программ и приложений, с которыми мы можем столкнуться в реальной жизни.

• 1C Бухгалтерия. Яркий пример профессионального ПО, служащего для работы с бухгалтерией, правовой областью и ещё множеством поддерживаемых и смежных областей.
• Microsof Office Word. Самый понятный и доступный пример ПО общего назначения. Практически каждый в своей жизни запускал этот пакет программ для составления резюме, реферата или отчета.
• Microsof Office Access. Простейшая реализация базы данных, также являющееся ПО общего назначения.
• О категории мультимедиа слышали все. Это всем известный Windows Media Player, способный проигрывать как аудио-, так и видеофайлы.
• Photoshop - очередной пример ПО общего назначения. Являясь профессиональным графическим редактором, используемым во многих полиграфических фирмах, также относится к программной среде профессионального уровня.
• Если говорить о ПО общего назначения, то с ним сталкивался каждый человек, хоть раз запускавший компьютер. Это всем известный Windows.

Всё это - очень распространённое программное обеспечение. Примеры других программ приводить не имеет смысла. В наше время, когда разработкой приложений может заняться даже ребёнок, скачать любое из них по своему вкусу, на замену известным брендам, может каждый пользователь.

Инсталляция

Установка программного обеспечения в большинстве случаев не вызовет затруднений у обычного пользователя. Большинство приложений, которыми мы пользуемся в повседневной жизни, специально ориентированы на непосвященного пользователя. В готовую программу вшивается специальный модуль - инсталлятор.

Когда вы вставляете диск с ПО в дисковод, происходит автозапуск программы установки. Переходя по диалоговым окнам, вы выбираете путь на жестком диске, куда будет установлено ПО. Если это поддерживающее обеспечение для вашей операционной системы, то оно будет автоматически установлено в необходимую папку.

Некоторое ПО, например необходимое для разработки приложений, не требует установки. Запускается рабочий ярлык в папке программы, а вслед за ним и средство разработки.

Установка программного обеспечения для некоторых аппаратных средств ПК, таких как материнская плата или БИОС, может потребовать специальных навыков и профессиональных знаний, поэтому не стесняйтесь в таких случаях вызывать специалиста.

Творение

Разработка программного обеспечения проходит в несколько этапов.

• Начальная стадия - это этап появления и реализации идеи. Создание дизайна будущего приложения, а также его функционала.
• Альфа-тестирование - процесс внутреннего тестирования. Его и добавление каких-либо функций проводят внутри ограниченного круга людей, обычно разработчиков или близких к ним людей.
• Бета-тестирование проводят среди потребителей по решению производителя. Это процесс отладки программы.
• Релиз-кандидат. Программа, прошедшая все стадии тестирования, с найденными и исправленными критическими ошибками. Практически готовое приложение к релизу.
• И, наконец, релиз. Готовый к выпуску и тиражированию продукт.
• Последний этап, который продолжает длиться после выпуска - программная поддержка и сопровождение приложения.

Выводы

Итак, как вы теперь понимаете, разработка и использование программного обеспечения, является неотделимой частью нашей повседневной жизни. Казалось бы, совершая простейшие действия за персональным компьютером, мы каждый день сталкиваемся с самым различным ПО, созданным путём кропотливой работы специалистов специально для пользователей. Классификация программ и приложений настолько широка, что невозможно с точностью сказать, с чем вы сейчас работаете.

Программное обеспечение (англ. s oftware ) – это совокупность программ, обеспечивающих функционирование компьютеров и решение с их помощью задач предметных областей. Программное обеспечение (ПО) представляет собой неотъемлемую часть компьютерной системы, является логическим продолжением технических средств и определяет сферу применения компьютера.

ПО современных компьютеров включает множество разнообразных программ, которое можно условно разделить на три группы (рис. 3.1):

1. Системное программное обеспечение (системные программы);

2. Прикладное программное обеспечение (прикладные программы);

3. Инструментальное обеспечение (инструментальные системы).

Системное программное обеспечение (СПО) – это программы, управляющие работой компьютера и выполняющие различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами компьютера, создание копий информации, проверка работоспособности устройств компьютера, выдача справочной информации о компьютере и др. Они предназначены для всех категорий пользователей, используются для эффективной работы компьютера и пользователя, а также эффективного выполнения прикладных программ.

Центральное место среди системных программ занимают операционные системы (англ. operating systems ). Операционная система (ОС) – это комплекс программ, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ, т.е. управления работой ПЭВМ с момента включения до момента выключения питания. Она загружается автоматически при включении компьютера, ведет диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, дисковым пространством и т.д.), запускает другие программы на выполнение и обеспечивает пользователю и программам удобный способ общения – интерфейс – с устройствами компьютера. Другими словами, операционная система обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.

ОС определяет производительность системы, степень защиты данных, выбор программ, с которыми можно работать на компьютере, требования к аппаратным средствам. Примерами ОС являются MS DOS, OS/2, Unix, Windows 9х, Windows XP.

Сервисные системы расширяют возможности ОС по обслуживанию системы, обеспечивают удобство работы пользователя. К этой категории относят системы технического обслуживания, программные оболочки и среды ОС, а также служебные программы.

Системы технического обслуживания – это совокупность программно-аппаратных средств ПК, которые выполняют контроль, тестирование и диагностику и используются для проверки функционирования устройств компьютера и обнаружения неисправностей в процессе работы компьютера. Они являются инструментом специалистов по эксплуатации и ремонту технических средств компьютера.

Для организации более удобного и наглядного интерфейса пользователя с компьютером используются программные оболочки операционных систем – программы, которые позволяют пользователю отличными от предоставляемых ОС средствами (более понятными и эффективными) осуществлять действия по управлению ресурсами компьютера. К числу наиболее популярных оболочек относятся пакеты Norton Commander (Symantec ), FAR (File and Archive manageR) (Е.Рошаль ).

Служебные программы (утилиты, лат. utilitas – польза) – это вспомогательные программы, предоставляющие пользователю ряд дополнительных услуг по реализации часто выполняемых работ или же повышающие удобство и комфортность работы. К ним относятся:

 программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют более плотно записывать информацию на дисках, а также объединять копии нескольких файлов в один, так называемый, архивный файл (архив);

 антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения;

 программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;

 программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;

 программы для записи компакт-дисков;

 драйверы – программы, расширяющие возможности операционной системы по управлению устройствами ввода/вывода, оперативной памятью и т.д. При подключении к компьютеру новых устройств необходимо установить соответствующие драйверы;

 коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами и др.

Некоторые утилиты входят в состав операционной системы, а некоторые поставляются на рынок как самостоятельные программные продукты, например, многофункциональный пакет сервисных утилит Norton Utilities (Symantec ).

Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для решения задач пользователя. В его состав входят прикладные программы пользователей и пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения.

Прикладная программа пользователя – это любая программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области. Прикладные программы могут использоваться либо автономно, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Пакеты прикладных программ (ППП) – это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией. Различают следующие типы ППП:

 ППП общего назначения – универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации широкого класса задач пользователя. К ним относятся:

Текстовые редакторы (например, MS Word, Word Perfect, Лексикон);

Табличные процессоры (например, MS Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro);

Системы динамических презентаций (например, MS Power Point, FreelanceGraphics, Harvard Graphics);

Системы управления базами данных (например, MS Access, Oracle, MS SQL Server, Informix);

Графические редакторы (например, Сorel Draw, Adobe Photoshop);

Издательские системы (например, Page Maker, Venture Publisher);

Системы автоматизации проектирования (например, BPWin, ERWin);

Электронные словари и системы перевода (например, Prompt, Сократ, Лингво, Контекст);

Системы распознавания текста (например, Fine Reader, Cunei Form).

Системы общего назначения часто интегрируются в многокомпонентные пакеты для автоматизации офисной деятельности – офисные пакеты – Microsoft Office, StarOffice и др.

 методо-ориентированные ППП , в основе которых лежит реализация математических методов решения задач. К ним относятся, например, системы математической обработки данных (Mathematica, MathCad, Maple), системы статистической обработки данных (Statistica, Stat).;

 проблемно-ориентированные ППП предназначены для решения определенной задачи в конкретной предметной области. Например, информационно-правовые системы ЮрЭксперт, ЮрИнформ; пакеты бухгалтерского учета и контроля 1С: Бухгалтерия, Галактика, Анжелика; в области маркетинга –Касатка, Marketing Expert; банковская система СТБанк;

 интегрированные ППП представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый инструмент. Наиболее развитые из них включают в себя текстовый редактор, персональный менеджер (органайзер), электронную таблицу, систему управления базами данных, средства поддержки электронной почты, программу создания презентационной графики. Результаты, полученные отдельными подпрограммами, могут быть объединены в окончательный документ, содержащий табличный, графический и текстовый материал. К ним относят, например, MS Works. Интегрированные пакеты, как правило, содержат некоторое ядро, обеспечивающее возможность тесного взаимодействия между составляющими.

Обычно пакеты прикладных программ имеют средства настройки, что позволяет при эксплуатации адаптировать их к специфике предметной области.

К инструментальному программному обеспечению относят: системы программирования – для разработки новых программ, например, Паскаль, Бейсик. Обычно они включают: редактор текстов , обеспечивающий создание и редактирование программ на исходном языке программирования (исходных программ), транслятор , а также библиотеки подпрограмм ; инструментальные среды для разработки приложений, например, C++, Delphi, Visual Basic, Java, которые включают средства визуального программирования; системы моделирования , например, система имитационного моделирования MatLab, системы моделирования бизнес-процессов BpWin и баз данных ErWin и другие.

Транслятор (англ. translator – переводчик) – это программа-переводчик, которая преобразует программу с языка высокого уровня в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов, которые существенно различаются по принципам работы.

Компилятор (англ. compiler – составитель, собиратель) читает всю программу целиком , делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. После компилирования получается исполняемая программа, при выполнении которой не нужна ни исходная программа, ни компилятор.

Интерпретатор (англ. interpreter – истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой . Программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном ее запуске.

Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.