4 Где хранятся информация?

III. Тема лекции: программные средства современных компьютеров.

(12 часов).

Конспект лекции:

3.1 Классификация программного обеспечения. Структура данных. Файлы и их имена. Работа с файлами. Программы-оболочки. (2 часа).

Классификация программного обеспечения. Программное обеспечение (ПО) является необходимой составной частью любой ЭВМ. Без соответствующих программ практически невозможно заставить машину сделать, что-либо полезное. В состав ПО персональных компьютеров входят как универсальные средства, так и прикладные программы, ориентированные на отдельные проблемные области.

В настоящее время для разных типов ПЭВМ разработано несколько десятков тысяч программ, которые могут быть разделены на следующие основные классы:

- операционные системы,

- системы программирования,

- прикладные программы.

Операционная система (ОС) — неотъемлемая часть программного обеспечения компьютера, управляющая все­ми его аппаратными компонентами. Другими словами, ОС обеспе­чивает целостное функционирование всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к аппа­ратным возможностям компьютера

Системные программы. Даже при наличии десятков тысяч программ для IBM PC пользователям может потребоваться что-то такое, чего не делают (или делают, но не так) имеющиеся программы. В этих случаях следует использовать системы программирования, т.е. системы для разработки новых программ. Эти системы обычно включают компилятор, осуществляющий непосредственное выполнение программы на языке программирования высокого уровня, редактор текстов программ, библиотеки полезных подпрограмм, отладчики, а иногда и различные вспомогательные программы.

Для популярных языков программирования IBM PC – в совместимых компьютерах (Си, Си + +, Паскаль, Бейсик, Фортран и другие) имеется множество систем программирования позволяющих создавать программы, работающие в среде DOS, WINDOWS, WINDOWS 95 и другие.

Особым классом систем программирования являются системы для создания приложений типа клиент – сервер. Эти системы позволяют быстро создавать информационные системы для подразделений и даже крупных предприятий. В них содержаться средства для создания пользовательского интерфейса, описание процедур разработки данных, заготовки для выполнения типовых действий по обработке данных и т.д. Эти системы позволяют работать с самыми различными системами управления базами данных.

Прикладные программы. Для IBM PC разработаны и используются сотни тысяч различных прикладных программ для различных применений. Наиболее широко применяются программы:

• подготовки текстов (документов) на компьютере – редакторы текстов;

• обработки табличных данных – табличные процессоры;

• подготовки документов типографского качества – издательские системы;

• обработки массивов информации – системы управления базами данных и т. д.;

• программы экономического назначения – бухгалтерские программы, программы финансового анализа, правовые базы данных и т.д.;

• программы для создания рисунков, анимационных и видеофильмов;

• системы автоматизированного проектирования - программы для статистического анализа данных;

• компьютерные игры, обучающие программы, электронные справочники и т. д.

Редакторы документов – это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее и удобнее, чем с помощью пишущей машинки. Редакторы документов позволяют использовать различные шрифты символов, абзацы произвольной формы, автоматически переносят слова на новую строку, позволяют делать сноски, включать рисунки, автоматически нумеруют страницы и сноски и т. д.

Табличные процессоры. При работе с табличным процессором на экран выводится прямоугольная таблица, в клетках которой могут находиться числа, пояснительные тексты и формулы для расчета значения в клетке по имеющимся данным. Современные табличные процессоры поддерживают трехмерные таблицы, позволяют создавать собственные входные и выходные формы, использовать средства автоматизации макрокоманды, связь с базами данных и т.д.

Системы управления базами данных (СУБД) позволяет управлять большими информационными массивами- базами данных. Наиболее простые системы этого вида позволяют обрабатывать на компьютере один массив информации. Они обеспечивают ввод, поиск, сортировку записей, составление отчетов и т.д. Более сложные СУБД поддерживают несколько массивов информации и связи между ними, т.е. могут использоваться для задач, в которых участвует много различных видов объектов, связанных друг с другом различными соотношениями.

Графические редакторы позволяют создавать и редактировать картинки на экране компьютера. Пользователь может рисовать линии, кривые, раскрашивать область экрана, создавать надписи различными шрифтами и т.д. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, выводить полученные картинки в таком виде, чтобы они могли быть включены в документ. Некоторые редакторы обеспечивают возможность получения изображений трёхмерных объектов, профессиональные средства цветообработки и т.д.

Система автоматизированного проектирования (САПР) позволяют осуществлять черчение и конструирование различных механизмов с помощью компьютера.

Интегрированные системы сочетают в себе возможности системы управления базами данных, табличного процессора, текстового редактора, системы графики и другие возможности. Все компоненты интегрированной системы имеют схожий интерфейс, что облегчает обучение работе с ними.

Бухгалтерские программы предназначены для ведения бухгалтерского учета, подготовки финансовой отчетности и финансового анализа деятельности предприятия. Некоторые бухгалтерские программы предназначены для автоматизации отдельных участков бухгалтерского учета - начисление заработанной платы, учета товаров, материалов на складах и т.д. А обычно целесообразнее внедрение комплексных систем бухгалтерского учета.

Структура данных. Файл (тип, имя, местоположение).

Файл — это хранящаяся на диске однородная по своему назна­чению и имеющая имя совокупность информации.

Правила образования имени файла и объединения их в файло­вые системы связаны с операционной системой, базовый модуль которой предназначен для работы с ними. Изложим эти правила на примере операционной системы М8-005 6.0 (см. рекомендации в конце ответа на этот вопрос).

Имя файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения. Собственно имя файла содержит не более восьми символов, при этом нельзя употреблять знаки арифметических операций, пробела, отношений, пунктуации. В качестве имени (запрещены имена, совпадающие с именами, назначенными МS-DOS как имена устройств, например СОN, LРТ1, LРТ2. расширение имени состоит не более чем из трех символов и, следо­вательно, может отсутствовать. Если расширение есть, то от основ­ного имени оно отделяется точкой. Например, ris.bmp, или mart.txt, или docl.doc.

По имени файла можно судить о его назначении, так как для расширений установилось некоторое соглашение, фикси­рующее для ОС тип обработки файлов. Расширение соm (отcommand) или ехе (от ехесutаble) имеют файлы программ, предназначенных для исполнения по вызову пользователя; dос (document) — файлы с документом, подготовленным в текстовом редакторе Мicrosoft Word;bac (backup) — резервные копии;

bas— файлы с текстами программ на языке ВАSIС.

Список имен файлов, хранящихся на данном диске, находится в каталоге (директории) вместе со сведениями об их типе, размере, времени создания. Емкость гибких магнитных дисков, а тем более жестких и компакт-дисков, такова, что на одном диске может раз­мещаться для хранения внушительное число файлов. Поэтому ра­бота с каталогом всех файлов, имеющим линейную структуру, оказалась неудобна. МS-DOS позволяет организовать имена фай­лов в несколько каталогов, помещая в один каталог имена файлов, объединенных каким-либо признаком. Имена каталогов записы­ваются с учетом уже названных ограничений. Каталог может содержать любое разумное число имен файлов; он также может содержать другие каталоги, называемые в этой ситуации подката­логами, и т.д. Таким образом, образуется иерархическая структура каталога, «дерево» каталогов, «корнем» которого является главный (корневой) каталог, «ветки» — подкаталоги, а «листья» — это име­на файлов.

Два файла или два подкаталога, находящиеся в двух разных ка­талогах, могут иметь одинаковые имена. Поэтому для однозначной идентификации файла (каталога) на диске следует указать путь (path, маршрут) доступа к нему. Путь доступа состоит из имени Диска и списка имен каталогов; первый каталог в списке является подкаталогом корневого каталога, каждый последующий является подкаталогом предыдущего, последний каталог в этом списке со' держит искомый файл. Элементы списка разделяются обратной косой чертой (\), например:

С:\QBASIC \ BASIC1 \qbasic.ехе

С: \ QBASIC \ BASIC2 \qbasic.ехе

Составное имя файла (PATHNAME) состоит, таким образом, из пути доступа к файлу и носит также название полного имени фай­ла, однозначно определяя участок на диске с таким именем.

Каталог обеспечивает поиск нужного файла на диске по его имени. На диске выделяется определенная область, в которой рас­полагается специальная таблица размещения файлов, содержащая последовательности номеров блоков для каждого файла. Эта таб­лица постоянно обновляется, а полностью стирается вместе с кор­невым каталогом при форматировании диска.

Работа с файлами. Как было отмечено выше, файл — это хра­нящаяся на диске однородная по своему назначению и имеющая имя совокупность информации. Следовательно, выражение «рабо­та с файлами» означает произведение некоторых операций с сово­купностью информации, хранящейся на магнитном диске под своим именем. Это возможно благодаря наличию в составе любой операционной системы базового модуля и командного процессора. Под операциями с файлами понимают их создание (сохранение на диске с присвоением имени), поиск по каталогу диска, просмотр, копирование, переименование, удаление. В случае иерархической системы каталога, как при MS-DOS, эти же операции возможны каталогами. Взаимодействие пользователя с операционной сис-емой строится при этом как диалог. Пользователь независимо от типа его компьютера может осуществить указанные операции, указав в командной строке после приглашения системы, команду соответствующего формата, которую с клавиатуры прочтет и рас­шифрует командный процессор. Формат (структура) команды свя­зан с конкретной операционной системой. Так, для М8-005 команда переименования файла имеет формат

геп [дисковод:][путь\]имя_файла имя_файла

Здесь геп — сокращение от Кепате (переименовать). Первое имя файла в команде задает имя (имена) файлов, подлежащих пе­реименованию, второе — новое имя (имена) файлов. Дисковод и путь указывают, в каком каталоге переименовываются файлы. При записи формата (общего вида) любой компьютерной команды при­нято брать в квадратные скобки необязательно присутствующую часть команды. Для этой команды такой необязательной частью является указание дисковода и пути. Их отсутствие в конкретной команде будет воспринято как указание на текущий дисковод и те­кущий каталог. Например, команда

ren b:AL\MK\kub.doc tub.doc

переименовывает файл kub.doc из подкаталога МК каталога АL на диске b. Новое основное имя этого файла после выполнения ко­манды будет tub.doc, а полное имя, как путь к файлу на диске b, - b:AL\MK\ tub.doc. Основное имя файла изменилось, но сам файл (как совокупность информации) остался в том каталоге и на том диске, где он был до выполнения команды. Кроме того, возможен вариант этой команды для переименования файла с изменением его полного имени:

ren b:AL\MK\kub. doc c:BAL\MK\kub.doc

Такая команда по сути означает переименование файла за счет его перемещения в другой каталог и другого диска.

Еще один вариант команды мы получим, если захотим одной командой переименовать сразу несколько файлов, имеющих в имени какую-то общую особенность. В этом случае имена файлов ука зываем с помощью так называемого шаблона:

геп *.dос *.tхt

Здесь содержится команда на переименование всех файлов с расширением dос в некотором текущем каталоге. Все файлы полу­чат новое имя, так как у каждого из них расширение dос поменяет­ся на tхt. Таким образом, для данной операции с файлом формат команды учитывает все возможные случаи. Аналогично обстоит дело и с остальными командами для работы с файлами.

Программы-оболочки. Ввод с клавиатуры команд операцион­ной системы для работы с файлами занимает часто неоправданно большее время, чем их выполнение, и требует от пользователя оп­ределенных знаний и навыков. Кроме того, множество вариантов, предусмотренных форматом для каждой такой команды, надо за­помнить (или по крайней мере записать), чтобы ими пользоваться. Поэтому в последнее время широкое распространение получают так называемые программы-оболочки для работы с командами операционной системы. Наиболее известная из них-NORTN OMMANDER. С ее помощью можно выполнить все операции с файлами и группами файлов — поиск, копирование, переименование, удале­ние, а также запуск выполняемых программ — используя только «мышь» либо клавиши управления курсором, ввода или функцио­нальные. Аналогичным образом даже можно вывести на экран изо­бражение «дерева» каталогов на диске с возможностью смены текущего каталога, можно просматривать содержимое текстовых файлов и редактировать их.

Отметим также использование такой интегрированной про­граммной среды, как Windows, позволяющей, в частности, в усло­виях удобного графического интерфейса, в котором объекты и команды изображаются условными графическими символами (пиктограммами), управлять файловой системой. Чрезвычайно важным свойством Windows (последние версии которой фактиче­ски выполняют функции операционной системы) является воз­можность обмена файлами (данными) между интегрированными текстовым и графическим редакторами, электронными таблицами и системами управления базами данных.

Основная литература: [1] – 1-638 c, [2] 1- 432 c.

Дополнительная литература: [3] – c, [20] – c, [21] – c.

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются системные программы от прикладных?

2. Что такое файл?

3. Опишите основы файловой системы?

4. Что такое иерархическая система и корневой каталог?

5. Чем папки отличаются от каталогов?