Программное обеспечение ПК. 2

   Возможности современного  ПК столь велики, что все большее  число людей находят  ему применение  в своей работе, учебе, быту. Общение  человека с компьютером  стало простым,  наглядным, понятным. Компьютер сам  подсказывает пользователю, что нужно делать  в той или иной  ситуации, помогает  выходить из затруднительных  положений. Это  возможно благодаря  программному обеспечению  компьютера.

   Персональный компьютер  является универсальным  устройством для  обработки информации. Персональные компьютеры  могут выполнять  любые действия  по обработке информации. Для этого необходимо  составить для  компьютера  точную  и подробную последовательность  инструкций –  программу, как  надо обрабатывать  информацию. Тенденция  понижения стоимости  компьютерной техники  при одновременном  росте ее производительности  привела к тому, что компьютеры  становятся предметом  домашнего обихода,  что расширяет  сферу применения  ПК еще больше. Соответственно, требуется  все более разнообразное  программное обеспечение  для решения задач  в новых областях  применения ПК. Непрерывное  повышение мощности  персональных компьютеров,  периферийных устройств,  а также развитие  средств связи  дает разработчикам  программного обеспечения  все больше возможностей  для максимально  полного удовлетворения  запросов конечных  потребителей. При  своем выполнении  программы могут  использовать различные  устройства для  ввода и вывода  данных. Сам по  себе ПК не обладает  знаниями ни в  одной области  своего применения, все эти знания  сосредоточены в  выполняемых на  нем программах.

   Вся совокупность  программ, хранящихся  на всех устройствах  долговременной памяти  компьютера, составляет  его программное  обеспечение (ПО). Программное обеспечение  компьютера постоянно  пополняется, развивается,  совершенствуется. Стоимость  установленных программ  на современном  ПК зачастую превышает  стоимость его  технических устройств.  Разработка современного  ПО требует очень  высокой квалификации  от программистов.

   Программное обеспе́чение  наряду с аппаратными средствами, важнейшая составляющая информационных технологий, включающая компьютерные программы и данные, предназначенные для решения определённого круга задач и хранящиеся на машинных носителях.  

   К программному  обеспечению (ПО) относится также  вся область деятельности  по проектированию  и разработке ПО:

• технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.);

• методы тестирования программ [ссылка, ссылка];

• методы доказательства правильности программ;

• анализ качества работы программ;

• документирование программ;

• разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.  
 

2.

По  функциональному  признаку различают  следующие виды ПО:

• Системное;

• Общее;

• Специальное.

   Под системным  (базовым) понимается  ПО, включающее в  себя операционные  системы, сетевое  ПО, сервисные программы,  а также средства  разработки программ (трансляторы,  редакторы связей, отладчики и пр.).

   Основные функции  операционных систем (ОС) заключаются в  управлении ресурсами  (физическими и  логическими) и  процессами вычислительных  систем. Физическими  ресурсами являются: оперативная память, процессор, монитор,  печатающее устройство, магнитные и оптические  диски. К логическим  ресурсам можно  отнести программы,  файлы, события  и т.д, под процессом  понимается некоторая  последовательность  действий, предписанная  соответствующей  программой и используемыми  ею данными.

   Сетевое ПО предназначено  для управления  общими ресурсами  в распределенных  вычислительных системах: сетевыми накопителями  на магнитных дисках, принтерами, сканерами,  передаваемыми сообщениями  и т.д. К сетевому  ПО относят ОС, поддерживающие работу  ПК в сетевых  конфигурациях (сетевые  ОС), а также отдельные  сетевые программы  (пакеты), используемые  совместно с обычными, не сетевыми ОС.

   Оболочки операционных  систем предоставляют  пользователю качественно  новый интерфейс  по сравнению с  реализуемой операционной  системой. Такие системы  существенно упрощают  выполнение часто  запрашиваемых функций,  например, операций  с файлами. В  целом, программы-оболочки  заметно повышают  уровень пользовательского  интерфейса, наиболее  полно удовлетворяя  потребностям пользователя.

   Программное обеспечение  общего назначения  используется для  решения определенной  целевой задачи  из проблемной  области. Часто  такие программы  называют приложениями, а программное  обеспечение - прикладным. Прикладное ПО  может использоваться  в промышленном  производстве, инженерной  практике, научных  исследованиях, медицине, управление, делопроизводстве, издательской деятельности, образовании и  т.д. 

3. Системное программное  обеспечение. Этот  класс программного  обеспечения является  необходимой принадлежностью  компьютера, так как  обеспечивает взаимодействие  человека, всех устройств и программ компьютера. Этот комплекс программ определяет на компьютере системную среду и правила работы в ней. Чем более совершенно системное программное обеспечение, тем комфортнее мы чувствуем себя в системной среде. 

   Самой важной системной  программой является  операционная система,  которая обычно  хранится  на жестком  диске. При включении  компьютера ее  основная часть  переписывается с  жесткого диска  во внутреннюю  память и там  находится на протяжении  всего сеанса работы  компьютера.

   3.1. Операционная система  - это набор программ, управляющих оперативной  памятью, процессором,  внешними устройствами  и файлами, ведущих  диалог с пользователем.      Важной частью  операционной системой  является файловая  система ОС.

   В файлах хранится  все: и программное  обеспечение, и  информация, необходимая  для пользователя.

  С файлами постоянно  приходится что-то  делать: создавать,  удалять, копировать, перемещать, искать  и переименовывать.  За все эти действия  и отвечает файловая  система.

   Если  выключить  компьютер и при  этом на экране  не происходит  никаких изменений,  хотя все устройства  находятся в рабочем  состоянии, то  это говорит об  отсутствии в нем  операционной системы.

   Операционная система  обеспечивает:

   - выполнение прикладных  программ;

    -управление  ресурсами компьютера  — памятью, процессором  и всеми внешними  устройствами;

    -контакт  человека с компьютером.

   К наиболее известным  операционным системам  относятся: MS-DOS, Windows, Unix, OS/2. 

Операционная  система MS DOS имеет  развитые средства доступа  ко всем аппаратным компонентам, обладает достаточно гибкой файловой системой, основанной на иерархической  структуре каталогов, удобным командным  языком.

Основными компонентами MS DOS являются:

• Базовая система ввода-вывода (БСВВ) – BIOS (BasicInput/OutputSystem);

• Системный загрузчик SB (SystemBootstrap) – размещается в блоке начальной загрузки (BootRecord);

• Модуль расширения BIOS – располагается в скрытом файле io.sys;

• Модуль обработки прерываний – скрытый файл msdos.sys;

• Командный процессор – файл command.com;

• Утилиты, реализующие выполнение внешних команд MS DOS – файлы с расширением COM, например format.com;

• Драйверы устройств – размещаются в виде файлов на диске;

• Информация о желательных параметрах настройки MS DOS – при необходимости задается в файле конфигурации config.sys;

• Командный файл, при необходимости выполняемый для настройки параметров и конфигурирования MS DOS называется autoexec.bat.

   БСВВ находится  в ПЗУ ПК и  устанавливает связь  между обладающими  некоторыми особенностями  техническими средствами  и стандартизированным  ПО, а именно с  ОС. Ее назначение  состоит в выполнении  наиболее простых  и универсальных  функций ОС, связанных  с вводом-выводом. BIOS в ПЗУ содержит  также тест функционирования  ПК, проверяющий работу  памяти и устройств  при включении  питания. Кроме  того, он содержит  программу вызова  загрузчика ОС. БСВВ  в ПЗУ является  общей и неизменяемой  частью всех возможных  ОС для данной  модели ПЭВМ. Системный  загрузчик предназначен  для считывания  в оперативную  память модуля  расширения БСВВ  и модуля обработки  прерываний. Модуль  расширения БСВВ  придает гибкость  ОС, позволяет управлять  с ее помощью  набором аппаратных  средств ПК, наиболее  точно удовлетворяющим  замыслу разработчиков  ОС. Этот модуль  сравнительно легко  позволяет перекрыть  функции БСВВ в  ПЗУ и обеспечивает  возможность подключения  дополнительных драйверов  (программ обслуживания  внешних устройств).

   Модуль обработки  прерываний образует  верхний уровень  ОС, с которым взаимодействует  большинство ПП. Компонентами  данного модуля  являются программы,  обеспечивающие работу  файловой системы,  устройств ввода/вывода, обслуживания некоторых  ситуаций, связанных  с завершением  программ, их принудительным  прерыванием и  обработкой ошибок.

Командный процессор представляет собой выполнимую программу. Командный  процессор выполняет  функции:

• Прием и разбор команд, полученных с клавиатуры или из командного файла;

• Выполнение встроенных команд MS DOS, находящихся внутри файла COMMAND.COM;

• Загрузка и выполнение внешних команд MS DOS (утилит) и прикладных программ, хранящихся в виде файлов типа com и exe.

   Утилиты, или внешние  команды MS DOS, представляют  собой программы,  поставляемые вместе  с ОС в виде  файлов. Они выполняют  различные обслуживающие  действия, например, форматирование дискет, проверку дисков  и т.д.

   Драйверы устройств  представляют собой  программы, дополняющие  систему ввода/вывода  ОС и обеспечивающие  обслуживание новых  устройств или  нестандартное использование  имеющихся устройств. В частности, с помощью драйверов, например драйвера ansi.sys, обеспечивается требуемый способ формирования символов и вывода их на принтер. Драйверы загружаются в ОЗУ при загрузке ОС, а их имена указываются в файле конфигурации config.sys.

3.2. Внутренние команды  MS DOS содержатся внутри  файла command.com и  выполняются командным  процессором. К  основным внутренним  командам можно  отнести следующие  команды для работы  с файлами и  каталогами:

• CD – смены и показ имени текущего каталога;

• COPY – копирование файлов;

• DEL – удаление файлов;

• DIR – выдача списка имен файлов и подкаталогов текущего каталога;

• MD – создание каталога.

3.3.

Внешние команды (утилиты) поставляются вместе с ОС в виде отдельных файлов. К ним относятся  такие важные команды:

• DISKCOMP – сравнение дискет;

• DISKCOPY – копирование дискет;

• FDISK – разметка жесткого диска;

• FORMAT – форматирование дисков и дискет;

• SYS – создание системной дискеты путем копирования системных файлов.

4.1.

   Программа Нортон  коммандер (НК), разработанная  фирмой PeterNortonComputing является  программой-оболочкой  для работы с  ОС MS DOS. Широкое распространение  НК получил благодаря  заметному облегчению  взаимодействия пользователя  с ПК. Как правило,  с ее помощью  пользователи просматривают  каталоги, копируют, переименовывают,  удаляют файлы,  запускают программы  и т.д.

   Запуск НК выполняется  заданием в командной  строке имени nc.exe. Для этого нужно  установить текущим  каталог NC, в котором  размещены все  файлы оболочки. Можно  этого не делать, но тогда в файле  автозапуска следует  прописать путь  доступа к запускающему  файлу nc.exe.

   Интерфейс оболочки  НК имеет вид  двух панельного  диалогового окна. Каждая из панелей  (левая и правая) связана с одним  внешним накопителем  и обычно отображает  перечень файлов, подкаталогов текущего  каталога этого  накопителя. В любой  момент времени  одна из панелей  является активной, а другая панель  – пассивной.

   Линейка меню (верхняя  строка оболочки) имеет в своем  составе 5 подменю:  Левая панель, Файл, Диск, Команды, Правая  панель. Каждое из  названных подменю  можно активизировать  после нажатия  клавиши с помощью  клавиш управления  курсором или с  помощью мыши. Команды  меню позволяют  управлять отображением  информации на  панелях, задавать  параметры конфигурации  оболочки НК.

   Командная строка (вторая  снизу) служит  для ввода команд DOS. До нажатия клавиши  команду в строке  можно редактировать.  Можно выполнять  сборку команды  в строке из  состава объектов, представленных на  панелях.

   Строка подсказок  (самая нижняя  строка) содержит  пояснения относительно  назначения функциональных  клавиш.

   Операционная оболочка Windows 3.1 – это разработанная  фирмой Microsoft надстройка  над ОС DOS, обеспечивающая  большое количество  возможностей и  удобств для пользователей  и программистов.  Широчайшее распространение  Windows сделало ее  фактическим стандартом  для IBM – совместимых  ПК.

   В отличие от  оболочек типа  НК, Windows не только  обеспечивает удобный  и наглядный интерфейс  для операций с  файлами, дисками  и т.д., но и предоставляет  новые возможности  программам, запускаемых  в среде Windows. Отметим  особенно важные  отличия Windows от  оболочек типа  НК.

   Основное отличие  программ для DOS и для Windows состоит  в том, что Windows – программа, которая  может обращаться  к внешним устройствам  только через посредство Windows, что снимает с  разработчиков проблему  совместимости с  конкретными внешними  устройствами. Поэтому  любая Windows – программа  не зависит от  конкретных особенностей  внешних устройств  и может работать  с внешним устройством,  если оно, в  свою очередь,  работает с Windows. Программы (драйверы) для поддержки  наиболее распространенных  устройств входят  в Windows, а для  остальных устройств  – поставляются  вместе с этими  устройствами.

   В Windows входят все  необходимые функции  для построения  пользовательского  интерфейса программ: окон, меню, запросов, списков и т.д.  При этом стиль  пользовательского  интерфейса Windows считается  одним из лучших.

   В отличие от MS DOS, средства управления  оперативной памятью  Windows обеспечивают  доступность для  программ всей  оперативной памяти  компьютера, а не  только 640Кб, что облегчает  создание больших  программ.

   При программировании  в Windows обеспечивается  автоматическое подключение  библиотек подпрограмм  во время выполнения  программы: загрузка  их в память  и удаление из  памяти тех подпрограмм,  которые перестали  использоваться. Управление  этими процессами  полностью берет  на себя Windows формат  библиотек .DLL –  файлов и порядок  вызова библиотечных  подпрограмм стандартизованы,  поэтому эти библиотеки  могут быть созданы  с помощью различных  программных средств  и даже написаны  на разных языках  программирования, что  не мешает их  совместному функционированию. По существу, каждая  библиотека расширяет  возможности Windows, т.к. предоставляет новые функции, которые могут быть вызваны из любой Windows – программы. Поэтому такие библиотеки могут быть коммерческими продуктами, и очень много полезных программ распространяется в форме одного или нескольких .DLL – файлов.

   Windows обеспечивает возможность  одновременного выполнения  нескольких программ, переключения с  одной задачи на  другую, управления  приоритетами выполняемых  программ.

   Работа в среде  Windows не вынуждает  отказываться от  использования DOS – программ. Более  того, для запуска  DOS – программ, как  правило, нет необходимости  выходить из Windows. Однако следует  заметить, что DOS –  программы под  управлением Windows выполняются медленнее.

   Для организации  обмена данными  между различными  программами Windows предлагает следующие  способы:

   Буфер обмена данными:  одна программа  может поместить  данные в этот  буфер, а другая  – использовать  данные из буфера;

   Динамический обмен  данными – одна  программа может  использовать данные, созданные другой  программой;

   В таких приложениях,  как редактирование  документов, издательское  и рекламное дело, создание таблиц  или презентаций  и т.д., необходимо  использование большого  количества разнообразных  шрифтов, причем  символы этих шрифтов  могут потребоваться  в самых различных  размерах. До версии 3.1 для этого была  необходима установка  шрифтов всех нужных  размеров для вывода  на экран и на  принтер. В Windows 3.1 встроен специальный  механизм – поддержка  масштабируемых шрифтов  TrueType. Эти шрифты  содержат описания  контуров символов, позволяющие строить  символы любого  нужного размера.  Поскольку изображения  символов на экране  и на печати  формируются из  одних и тех  же контуров, содержащихся  в шрифтовом файле,  они полностью  соответствуют друг  другу.

   Появление версии Windows 3.11 было вызвано распространением  локальных вычислительных  сетей. Встроенные  механизмы сетевой  поддержки Windows 3.11 упростили подключение  ПК к сети. Во  всех других отношениях Windows 3.11 не отличается  от Windows 3.1.

   Операционная система  Windows 95 заметно отличается  от предыдущих  версий. Она представляет  собой 32-х разрядную  операционную систему,  обеспечивающую многозадачную  и многопоточную  обработку приложений (программ). Поддерживает возможность  работы в защищенном  режиме, совместимость  с программами  реального режима  и сетевые возможности.  В Windows 95 реализована  технология поддержки  самонастраивающейся  аппаратуры PlugandPlay, допускаются  длинные имена  файлов, в том числе  и на русском  языке, и обеспечиваются  повышенные характеристики  устойчивости системы  в целом.

   32-х  разрядность означает, что операции над  32-х разрядными  данными здесь  выполняются заметно  быстрее, чем в  16-и разрядных  ОС, поскольку в  них требуется  программная реализация  над 32-х разрядными  данными. Под управлением  Windows 95 могут выполняться  и 16-и разрядные  приложения.

   Многозадачность  дает возможность  одновременной (параллельной) работы с несколькими  приложениями. Это  повышает эффективность  использования микропроцессора  и производительность  труда пользователя.

   Пользовательский  интерфейс обеспечивает  удобства в запуске  и переключении  приложений. Основными  компонентами пользовательского  интерфейса являются  рабочий стол, содержащий  ярлычки и панель  задач, обеспечивающая  запуск и переключение  приложений. На рабочем  столе размещены  графические объекты,  соответствующие  приложениям, документам, сетевым устройствам.  Каждый графический  объект имеет поименованный  ярлычок. С помощью  мыши, ярлычков, главного  меню и панели  задач пользователь  может легко запускать  и переключать  приложения.

   Технология PlugandPlay (включи  и работай) ориентирована  на поддержку любого  типа устройств,  включая мониторы, видео-платы, принтеры, звуковые карты,  модемы, приводы CD-ROM, контроллеры магнитных  дисков. При ее  использовании обеспечивается  распознавание устройств  для установки  и настройки, динамическое  изменение состояния  системы, интеграция  драйверов устройств,  системных компонентов  и пользовательского  интерфейса. При подключении  устройств ОС самостоятельно  выясняет используемые  номера прерываний, адреса портов  ввод –вывода,  каналы прямого  доступа к памяти. При возникновении  конфликтов они  разрешаются автоматически,  избавляя пользователя  от необходимости  поиска подходящих  параметров для  совместно подключаемых  устройств.

   В Windows 95 по отношению  к MS DOS для обозначения  родственных понятий  используется ряд  новых терминов. В  частности, вместо  термина программа  чаще используется  термин приложение, который обозначает  программу, выполняемую  под управлением  Windows. Понятие папка  служит для обозначения  хранилища документов  и программ, структуру  которых можно  просмотреть с  помощью проводника  или значка «Мой  компьютер». В предыдущей  версии Windows и MS DOS папки назывались  каталогами.

4.2. Подготовка документов  средствами текстовых  редакторов и процессоров  предоставляет немыслимые  недавно удобства  и возможности.  К примеру, режим  WYSWYG (что видишь  – то и получишь) позволяет пользователю  видеть документ  на экране в  его реальном виде  – как при печати. Работа с документом  по стандарту OLE предоставляет возможность  встраивания в  документ объектов  из других приложений (к  примеру, табличных  процессоров, графических  редакторов, систем  управления базами  данных) с возможностью  вызова последних  для обработки  связанных объектов.

   Наиболее простым  по предоставляемому  набору функций  является встроенный  редактор. С его  помощью можно  отредактировать  тот или иной  файл MS DOS, например autoexec.bat, написать простое  письмо, как правило,  тоже в MS DOS, а  также выполнить  другую подобную  работу. Встроенные  редакторы поставляются  вместе с операционной  оболочкой, либо  записываются на  винчестер в виде  самостоятельного  файла. В связи  с тем, что на  подавляющем числе  современных компьютеров  устанавливается  операционная система  Windows, имеющая собственные  ресурсы (Записная  Книжка) и специализированное  программное обеспечение,  встроенные редакторы,  например NortonCommander, самостоятельно  практически не  используются.

   В составе функций,  характерных для  развитых современных  текстовых процессоров,  можно назвать  следующие: автоматизированное  форматирование документа  на основе стилей; работа с документом  в режиме исправлений,  обеспечивающая возможности  последующей отмены  или подтверждения  каждого изменения;  проверка орфографии  и автоматических  изображений; поддержка  совместимости с  распространенными  прикладными программами  для DOS и Windows; работа  с электронной  почтой и др.

   Текстовые редакторы  и текстовые процессоры  представляют собой  программы, предназначенные  для подготовки  документов (писем,  статей, книг) с помощью  ПК. По уровню возможностей  можно условно  разделить специализированное  ПО на текстовые  редакторы, т.е.  программы, обеспечивающие  основные возможности  по подготовке  несложных документов; текстовые процессоры, т.е. программы,  обеспечивающие широкий  набор средств  по подготовке  документов любой  сложности. В среде  Windows к числу текстовых  редакторов можно  отнести программу  Write, а к текстовым  процессорам –  Word 6.0, 7.0, 97, Лексикон 2.0 и 97, и др.

   Текстовый процессор  Лексикон 2.0 представляет  собой первый отечественный  текстовый процессор  для Windows фирмы  Микроинформ . В  частности, Лексикон  для Windows поддерживает: разнообразное семейство  шрифтов различной  гарнитуры и национальной  принадлежности; возможности  ручного и автоматизированного  форматирования абзацев  и др. элементов  документа; режим  «что видишь –  то и получишь»  просмотра подготавливаемых  документов в их  реальном виде. Он  имеет удобный  пользовательский  интерфейс, средства  встраивания графических  изображений и  определенные возможности  настольных издательских  систем.

   Настоящая версия  текстового процессора  имеет заметные  ограничения (слабо  развитые средства  работы с графикой, таблицами и формулами;  отсутствие средств  встраивания объектов; отсутствие функций  автосохранения и  некоторые другие) и определенные  некорректности в  работе, требующие  устранения.

   Права на торговую  марку Лексикон  получила в 1997г.  фирма «Арсеналъ».

   Редактор MultiEdit разработан фирмой American Cybernetics. Одной фразой его можно определить как редактор для программистов. Он содержит собственную среду программирования, обладает открытостью и расширяемостью. Имеет развитый пользовательский интерфейс, систему генерации электронных справочников, средства поддержки баз данных.

   Как средство поддержки  разработки прикладных  программ MultiEdit обеспечивает  возможность настройки  на тип конкретного  языка программирования. Он может быть  использован в  качестве среды  программирования  для тех компиляторов, в которых он  отсутствует. При  настройке на язык  программирования  можно задать ключи  командной строки.

   При настройке  на конкретный  язык программирования  наиболее полезными,  существенно облегчающими  разработку программ, являются следующие  4 механизма: цветовое  выделение синтаксических конструкций, автоматическое форматирование программ, построение типовых синтаксических конструкций по шаблонам, поиск парных операторных скобок.

   Если рассматривать  MultiEdit с позиций  подготовки документов, то он обеспечивает  форматирование текстов,  генерацию индексов  и оглавлений. В  нем имеются средства  проверки орфографии  и сортировки и  ряд других возможностей. К ограничениям  редактора можно  отнести отсутствие: понятия шрифта, возможности  выбора гарнитуры,  вставки изображений,  поддержки режима WYSWYG.

   Редактор научных  документов Chiwriter представляет  собой достаточно  простую и удобную  в применении программную  систему. Он имеет  удобный пользовательский  интерфейс. Позволяет  удобно подготавливать  документы со сложными  многоэтажными формулами.  Он обеспечивает  автоматическую разбивку  на страницы, допускает  нижние и верхние  колонтитулы.

   В редакторе Chiwriter имеется достаточно  большой набор  шрифтов различной  гарнитуры. Кроме  того, пользователь  имеет возможность  самостоятельно изменять  внешний вид символов  имеющихся шрифтов  или формировать  новые шрифты. Однако  шрифты редактора  являются растровыми  и, как следствие,  не масштабируемыми.  При печати не  удается получить  высокое качество  выходного документа  при использовании  струйных и лазерных  принтеров. Еще  одним из основных  недостатков является  несоответствие его  стандарту PostScript, что существенно  ограничивает возможности  его использования  для подготовки  научных работ  к печати.