25. Понятие программного обеспечения. Классификация программного обеспечения.
Программное обеспечение-это совокупность программ, выполненных вычислительной системой.
К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке (ПО):
технология проектирования программ (нисходящее проектирование, структурное программирование и др.)
методы тестирования программ.
методы доказательства правильности программ.
анализ качества работы программ и др.
Программное обеспечение - неотъемлемая часть ЭВМ. Оно является логическим продолжением технических средств ЭВМ, расширяющие их возможности и сферу использования.
Классификация программного обеспечения.
Существует три категории:
1) Прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ.
2) Системные программы:
управление ресурсами ЭВМ.
создание копий используемой информации.
проверку работоспособности устройств компьютера.
выдачу справочной информации о компьютере и др..
3) Инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.
Более или менее определенно сложились следующие группы программного обеспечения:
операционные системы.
системы программирования.
инструментальные системы.
интегрированные пакеты.
динамические электронные таблицы.
системы машинной графики.
системы управления базами данных (СУБД).
прикладное программное обеспечение.
26. Назначение операционной системы
Операционная система (ОС) - это набор программ, предназначенных управлять различными системами компьютера, организовывать интерфейс между пользователем и компьютером.
То, что сказано в определении не дает простого понимания ответа на вопрос: "Зачем же мне эта ОС, если я все равно не использую (напрямую) ее?". Да "идеальная" ОС - это та ОС, которую мы "не используем". Хорошая ОС должна сама обслуживать все компоненты компьютерной системы и не мешать нам выполнять с помощью компьютера наши задачи! Например, я хочу написать письмо своей девушке. Отлично! Я просто говорю компьютеру: "Я хочу написать письмо!". Невидимая для меня ОС сама определяет какая программа для этого нужна и загружает ее с чистым бланком письма. Это идеал. К сожалению многие реально-существующие на сегодняшний день ОС до него еще не дошли. Ближе всего к такому идеалу подошли такие ОС как OS/2 Warp, Be, Windows. Но подошли к нему с разных сторон:
OS/2 полностью объектная система, которая сразу прячет от пользователя программы, подставляя ему шаблоны: бери из стопки бланк, щелкни по нему мышкой и работай с документом (! о программе OS/2 Warp сама позаботится).
Windows же, наоборот, подставляет пользователю программы во всем их величии (о, Ужас! как их много!), но при этом она документно-ориентирована, то есть она запоминает последние 20 документов с которыми вы работали и хранит их в специальном меню, кроме этого она ассоциирует документы с одной программой и при выборе документа сама отыскивает нужную программу и запускает (в OS/2 Warp этот механизм реализован на порядок мощнее).
Из всего сказанного выше можно понять зачем пользователю нужна ОС: для того, чтобы обслуживать его запросы и быть при этом незаметной, как очень хороший слуга. С другой стороны ОС нужна программам, для того, чтобы они не приставали к пользователю (подобно программам под Linux или MS-DOS) со страшными вопросами типа: "Какая у вас стоит видеокарта? И какой IRQ она использует?" В хорошей ОС программа такой вопрос задает ОС, а не пользователю, мало того хорошая ОС не должна вообще говорить программе какое оборудование установлена, а только предоставлять программам интерфейс к этим устройствам, в результате чего программы становится разрабатывать намного легче, а пользователю не придется бегать по магазинам за новым оборудованием из-за того, что новая программа не поддерживает его звуковую карту.
Так, что же конкретно должна выполнять ОС? Она должна управлять видеокартой (и, соответственно, организовывать для программ интерфейс к видеофункциям), звуком (управлять звуковой картой), дисковыми накопителями, внутренним таймером, обрабатывать команды поданные с клавиатуры (нажатия клавиш) и мыши (движения и щелчки ее кнопками), принтерами и т.д.
Новая версия ОС обязательно должна нести в себе существенные улучшения по сравнению с предыдущей. В противном случае ее просто не будут покупать те пользователи, которые пользуются предыдущей версией. Именно поэтому и происходит большой прогресс в области ОС. Но, если взглянуть на ретроспективу развития ОС, то можно увидеть, что и фирма Microsoft частенько забывала об этом маленьком правиле (например, MS-DOS 4 и 5).
Виды ОС
Попробуем классифицировать ОС, опраясь на линию их развития вслед за IBM PC-совместимыми ПК.
Так как перые ПК были очень слабы, то и первые ОС были, что вполне естественно однозадачными и однопользовательскими, а также работали исключительно в текстовом режиме. Дальнейшее развитие графической подсистемы позволило более интенсивно использовать графику и цвет, таким образом выделим первый признак: внешний тип интерфейса: GUI или текстовый.
После появления микропроцессора i80286 и его расширенного режима стало возможным аппаратно изолировать области кода и данных разных программ друг от друга. Выделяем второй признак: многозадачность (или многопрограмность) ОС. В данном признаке можно выделить четыре типа:
однозадачные (MS-DOS);
псевдомногозадачные, то есть одновременно работает только одна программа, а мы переключаясь между ними как-бы пробуждаем другую и усыпляем первую (Windows 1 и 2);
многозадачные (Windows 95,98);
реально многозадачные (Windows NT, OS/2 3 и 4, Unix, Be, Linux).
Последние две группы различаются несколько условно: под реальной многозадачностью подразумевается, что система не позволяет никакой программе монополизировать ресурсы компьютера и, что самое важное, рабочее время микропроцессора, а также что ОС поддерживает возможность использования более одного микропроцессора.
С развитием сетей и внедрением ПК в офисы и дома частных пользователей потребовалась поддержка работы нескольких пользователей на одном компьютере. Выделим третий признак: является ли ОС многопользовательской. Тут также возможны варианты:
нет поддержки (MS-DOS, Windows 1-2-3);
поддерживается на одном терминале, хранятся различные профили для настройки системы под пользователя (Windows 95-98-Me-NT-2000);
реальная многопользовательность, то есть могут одновременно работать несколько человек на разных терминалах, но с одним ПК (Windows NT Terminal Server, Unix, Linux(?)).
Выделим еще одну группу ОС, для которых не очень важен интерфесй, а важны скоростные и надежностные характеристики работы - серверные ОС. Например, Windows NT Server, OS/2 Advanced Server, Novel Netware/IntranetWare, Banyan Wines.
Ну и последняя группа ОС - встраиваемые ОС. Сюда относятся ОС, которые встраиваются в различные устройства, например, сотовые телефоны, органайзеры и прочие микроэлектронные игрушки. Примером таких ОС можно наpвать: Palm OS, Windows CE.
Обзор основных клиентских ОС
Далее мы кратко рассмотрим основные (характеристические) отличия ОС. Более подробно каждая из них будет рассмотрена в соответствующей главе.
MS-DOS
Microsoft Windows
OS/2 Warp
Другие системы
MS-DOS
MS-DOS это самая первая операционная система для персональных компьютеров типа IBM PC. Она была настолько простой, насколько этого требовали первые ПК, которые мягко говоря давали очень мало возможностей развернуться. Она работала исключительно в диалоговом режиме: вы вводите с консоли команду, она ее выполняет (или нет, если вы ошиблись). Набор команд также был невелик (около сотни в лучшие времена), причем основных и действительно используемых команд было не более 2-3 десятков. Век этой системы оказался достаточно длинным: 19 лет - первая версия появилась в 1981г., а последняя в 1993г; после появлением Windows 95 MS-DOS стала медленно сдавать свои позиции и сейчас она практически нигде не используется (только разве что отдельными маньяками от клавиатуры), тем более что с 31 декабря 1999г. фирма Microsoft ее больше не поддерживает. Подробнее MS-DOS расмотрена в ретроспективе и в кратком ее описании.
Microsoft Windows
Довольно долго развивашийся в недрах Microsoft проект оказался на редкость коммерчески удачным (да и не только коммерчески). Первые релизы проекта Interface Manager фирма Microsoft демонстрировала еще в 1983г. (как раз когда прямые конкуренты - Apple - уже представили свою мощную графическую ОС, правда для других компьютеров). Историю развития можете проследить в ретроспективе. Реальное же признание Windows обрела только в 1990г, когда вышла третья ее версия. В этом релизе Windows представила красивый и достаточно передовой интерфейс. И, наконец-то, в 1995г. этот гадкий утенок стал лебедем - вышла Windows 95, которая получила такую рекламную компанию, какой не имел более ни один программный продукт - предположительно первый год продаж Microsoft только компенсировала свою маркетинговую кампанию. В данной версии Windows наконец-то обрела все свои лучшие черты: многозадачность, возможность выполнения 32-разрядных программ и, что не маловажно, отличный интерфейс пользователя. Но из-за того, что Microsoft хотела сохранить совместимость со всеми предыдущими своими ОС она сохранила и недостатки MS-DOS и Windows первых версий для приложений написанных под эти системы. Появившиеся позже Windows 98 и Me много нового не внесли, а только слегка развили то, что было не закончено в Windows 95, исправили некоторые обнаруженные ошибки и добавили новых, так что сложно сказать насколько оправдан переход с Windows 95 на Windows 98 или Windows Me.
Опишем кратко интерфейс Windows 95: экран представляет из себя парадигму рабочего стола, на котором размещены пиктограммы, с помощью которых можно добраться до всех папок компьютера, корзины (виртуальной папки для удаленных файлов), сетевого окружения, сети интернет; также на рабочем столе можно создавать свои ярлыки для быстрого доступа до своих любимых программ и документов; к краю (обычно нижнему) прижата панель задач со стильной кнопкой Пуск (Start), с помощью которой можно вызвать главное меню ОС (тот самый выше названный Ужас); сама панель задач служит для отображения работающих программ в виде кнопок для удобного и быстрого переключения между ними; кроме этого создан новый для Windows элемент - SysTray - специальная область, размещенная возле системных часов, где различные постоянно-работающие программки могут помещать свои пиктограммы и "уходить" с дефицитной площади панели задач (по-моему это единственный интерфейсный элемент, который в Microsoft придумали сами, а не переняли у других программ). Windows 98 не добавила к интерфейсу Windows 95 ничего, чего бы не давал пакет Internet Explorer 4.0, который интегрировал рабочий стол с Интернетом настолько, что сама Windows превращалась в броузер Интернета. Windows Me добавила много ненужных мультимедиа элементов - как раз те, которые другие программы, например, WinAmp, выполняли намного лучше, конечно же кроме силнейшего торможения вашей системы, которое является одним из важнейших отличий Windows Me.
Я ни слова пока не сказал по поводу действительно серьезного шага вперед, который сделала Microsoft выпустив Windows NT. Это действительно передовая ОС: многозадачная, многопоточная, многопроцессорная и т.д. и т.п. Но внешне она почти ничем не отличается от Windows 95-98, кроме двух элементов: многие DOS-программы и программы, написанные для Windows 1-2-3 отказываются работать под Windows NT и, что мне нравится в ней больше всего, она работает существенно быстрее чем Windows 95-98-Me.
Подробнее читайте в соответствующей главе.
OS/2 Warp
Эта система, вышедшая в 1994г, была призвана заменить на компьютерах систему MS-DOS с надстройкой Windows 1-2-3.xx. И эта система не просто заменяла их, а включала в себя полный IBM-овский вариант этих систем, причем в большнстве случаев под OS/2 Warp многие программы работают лучше, чем под MS-DOS или Windows 3.xx. Таким образом, IBM выпустила шампунь и кондиционер в одном флаконе - три ОС в одной коробке, которые "безшовно" комбинируются и работают на одном экране.
IBM построила полностью объектно-ориентированную систему с парадигмой экрана как рабочего стола. Действительно, экран в OS/2 Warp очень похож на рабочий стол - те же объекты, как то: документы, шреддер (утилизатор - измельчитель бумаг), пишущая машинка, графический планшет, ... Внешне интерфейсы OS/2 Warp и Windows 95 очень похожи, но только до того момента, пока вы не начали с ней работать. Немного другое назначение кнопок на окнах (можно привыкнуть, к тому же вы можете сами изменить назначение этих кнопок), несколько иначе распределются функции кнопок мыши (в результате вы не можете, подобно тому как это происходит в Windows 95, случайно перетащить куда-нибудь ценную папку с документами). Мало того вот именно здесь вы и познакомитесь с прелестью объектности этой системы - на здоровье утащите в другую папку (или даже на другой диск) папку с программой, с которой интегрированы почти все ваши документы, Warp отследит ваши действия (даже если вы их делаете в сеансе MS-DOS) и программа не потеряется и связи будут по-прежнему работать. Мало того, если какая-то программа вам больше не нужна - смело тащите ее на Утилизатор, система сама удалит все тени (аналоги Windows'ских ярлыков)! Слабо это делать с помощью Windows? Каждый документ можно связывать с несколькими приложениями и, если вы не указали приложения по умолчанию, то вам всегда будет предлагаться выбор того, как вы хотите обработать документ!
И, наконец, главная изюминка - вас никогда не хватит инфаркт из-за того, что повисло какое-то одно приложение, а в результате второе, которое в данный момент переводило деньги с чужого счета на ваш, тоже пострадает! Все программы АБСОЛЮТНО независимы и изолированы. Всегда(!) может закрыть повисшее приложение и вас не будут мучить последствия как в Windows - Warp корректно почистит память компьютера.
Подробнее читайте в соответствующей главе.
Другие системы
Кроме вышеперечисленных для ПК существует еще целый ряд ОС: огромное семейство ОС UNIX, Be, Linux.
Все Unix'ы в основе своей командные системы, предназначенные для серверов, а не домашне-офисного использования. Но, как того требует время, все они имеют большой набор объектных графических облочек. Но так как это оболочки, то они и требуют от ПК больших ресурсов, поэтому все Unix'ы очень ресурсоемки. Графические облочки достаточны близки, по крайней мере визуально, к интерфейсу OS/2 Warp.
Be - объектно-ориентированная ОС с оригинальным интерфейсом, предназначенная для работы с мультимедиа-данными, причем свои функции выполняет на отлично.
Linux - Unix-подобная система, потребляет ресурсов еще больше, чем сами Unix'ы.