Программное обеспечение (ПО) персональных компьютеров

«Программное обеспечение (ПО) персональных компьютеров» 

1.Введение. Общее понятие ПО для ПК. 4/4 1/1 

2.Классификация и  структура ПО: системное, общего назначения, специальное. 4/8 1/2 

3.Системное обеспечение. 

3.1.Операционная система  MS DOS, структура, назначение блоков. 

3.2.Загрузка и схема  работы. 

3.3.Внутренние команды  (command.com). 

3.4.Внешние команды. 12/20 3/5 

4.Общее программное  обеспечение ПК. 

4.1.Коммандеры, оболочки: Нортон командер, Windows 3.1, 3.11, 95, 97. 

4.2.Редакторы: встроенные, текстовые (Lexicon, Word), издательские системы. 

4.3.Табличные процессоры (Super Calk, Excel). 

4.4.Базы данных. 52/72 12/17 

5.Специализированное  ПО. 

5.1.Конструктоские  пакеты. 

5.2.Системы деловой  и научной графики. 

5.3.Математические  пакеты. 

5.4.Бухгалтерские  пакеты. 

5.5.Интегральные, интегрированные  пакеты. 20/92 5/22 

6.Заключение. Рынок  ПО. 4/96 1/23 

7.Литература. 4/100 1/24 

1.Введение. Общее  понятие ПО для ПК. 

Персональный компьютер, как известно, является универсальным  устройством для обработки информации. Персональные компьютеры могут выполнять  любые действия по обработке информации. Для этого необходимо составить  для компьютера на понятном ему языке  точную и подробную последовательность инструкций – программу, как надо обрабатывать информацию.  

Меняя программы  для компьютера, можно превратить его в рабочее место бухгалтера или конструктора, дизайнера или  ученого, писателя или агронома. Кроме  того, тенденция понижения стоимости  компьютерной техники при одновременном  росте ее производительности привела  к тому, что компьютеры становятся предметом домашнего обихода, как, например, телевизор или холодильник, 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. Это и ставший стандартом графический интерфейс для любого ПО, и внедренные возможности для отправки документов и данных с помощью Интернет непосредственно из прикладной программы (Microsoft Word 97, Exel 97, Access 97 и др.), и возможность использования компьютера как хранилища информации благодаря появлению новых видов накопителей большой емкости и малым временем доступа к данным, а также многие другие возможности и сервисные функции. 

При своем выполнении программы могут использовать различные  устройства для ввода и вывода данных, подобно тому, как человеческий мозг пользуется органами чувств для получения и передачи информации. Сам по себе ПК не обладает знаниями ни в одной области своего применения, все эти знания сосредоточены в выполняемых на нем программах. Поэтому часто употребляемое выражение «компьютер сделал» означает ровно то, что на ПК была выполнена программа, которая позволила выполнить соответствующее действие. 

В настоящее время  весь комплекс ПО делится на системные  и пользовательские программы. Системное программное обеспечение выполняет функции «организатора» всех частей ПК, а также подключенных к нему внешних устройств. Программы для пользователей служат для выполнения каких – либо конкретных задач во всех сферах человеческой деятельности. 

2.Классификация и  структура ПО: системное, общего назначения, специальное. 
 

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 реализуемым 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 обеспечение. 

3.1.Операционная система  MS DOS, структура, назначение блоков. 

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 (Basic Input/Output System); 

Системный загрузчик SB (System Bootstrap) – размещается в блоке начальной загрузки (Boot Record); 

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.Загрука и схема  работы. 

Процесс запуска  ПК и подготовки ОС к работе состоит  из следующих действий: 

При включении ПК управление передается БСВВ. Она выполняет  тестирование памяти, проверку состояния  аппаратуры и инициализирует устройства. Параметры конфигурации ПК извлекаются  из так называемой энергонезависимой  памяти. При необходимости перед  началом инициализации устройств  можно передать управление программе  изменения параметров конфигурации. 

Управление конфигурацией  ПК (задание параметров винчестера, указание привода для системного диска, задание пароля и др.) выполняется  с помощью программы Setup. 

Вызов загрузчика и  загрузка ОС с помощью системного загрузчика. 

Установка драйверов, задание окружения, путей поиска файлов, числа буферов, числа одновременно открываемых файлов, кодовой таблицы  и т.п. выполняются с помощью  файлов автозапуска autoexec.bat и конфигурации config.sys. 

Файловая система  является одной из важнейших подсистем, поскольку вся информация на внешних  носителях хранится в виде файлов. Обращения к файловой системе  прикладные программы через функции  прерываний MS DOS. С их помощью выполняются  все файловые операции: создание и  удаление файлов и каталогов, запись и чтение данных, получение справочной информации и др. Файловая система  работает с внешними накопителями с  помощью драйверов, последние, в  свою очередь, пользуются помощью БСВВ. 

Система управления памятью используется для распределения  основной памяти выполняемым программам. Управление памятью выполняется  с помощью блоков управления памятью  – МСВ (Memory Control Block). Память разбивается на блоки, каждому блоку предшествует МСВ, в котором записываются характеристики этого блока. Для вновь запускаемой программы выделяется нужное количество блоков. При освобождении памяти и при выполнении новых запросов на выделение памяти также используются МСВ с проверкой правильности их содержимого. 

Система управления программами при запуске сначала  обращается к системе управления памятью для подготовки нужного  количества блоков. С помощью файловой системы файл с программой загружается  в основную памятью. При необходимости программа настраивается на физический адрес размещения, затем ей передается управление. С помощью системы управления программами решаются также задачи запуска оверлейных программ (программ с перекрытиями) и задачи обеспечения работы резидентных программ (постоянно присутствующих в основной памяти). 

Система связи с  драйверами устройств. В MS DOS предполагается, что прикладные программы не должны непосредственно вызывать драйверы устройств. По-видимому, такой запрет введен для обеспечения совместимости  различных версий ОС. Поэтому операции ввода/вывода в прикладных программах, как правило, выполняются через  обращения к ОС, которая при необходимости обращается за помощью к драйверам. 

3.3.Внутренние команды  (Command.com). 

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. 

3.4.Внешние команды. 

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.Общее программное  обеспечение ПК. 

4.1.Коммандеры, оболочки: Нортон коммандер, Windows 3.1, 3.11, 95, 97. 

Программа Нортон коммандер (НК), разработанная фирмой Peter Norton Computing 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. 

Независимость программ от внешних устройств. Основное отличие  программ для DOS и для Windows состоит в том, что Windows – программа 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. 

Средства для построения пользовательского интерфейса. 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. 

Доступность всей оперативной  памяти. 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. 

Динамическое подключение  библиотек. 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. 

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

Совместимость с MS DOS приложениями. 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. 

Средства обмена данными. 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; 

Поддержка масштабируемых шрифтов. 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 True Type. 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 Plug and Play, допускаются длинные имена файлов, в том числе и на русском языке, и обеспечиваются повышенные характеристики устойчивости системы в целом. 

Рассмотрим более  подробно перечисленные свойства. 

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. 

Многопоточность означает способность Windows 95 организовывать одновременную обработку нескольких потоков, конкурирующих за процессорное время. При этом допускается параллельное выполнение нескольких приложений, а также нескольких фрагментов (подзадач) одного или нескольких приложений. Например, в текстовом процессоре могут одновременно выполняться автоматическая проверка орфографии и редактирование документа. 

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 Plug and Play (включи и работай) ориентирована на поддержку любого типа устройств, включая мониторы, видеоплаты, 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.Редакторы: встроенные, текстовые, издательские системы. 

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 Norton Commander, 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, обеспечивающем 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. По своим возможностям он сопоставим с популярными текстовыми процессорами, такими как Ворд. 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.