Классификация По типу

• программные средства общего назначения

  • Текстовые редакторы

  • Системы компьютерной вёрстки

  • Графические редакторы

  • СУБД

• программные средства специального назначения

  • Экспертные системы

  • Мультимедиа приложения (Медиаплееры, программы для создания/редактирования видео, звука, Text-To-Speech и пр.)

  • Гипертекстовые системы (Электронные словари, энциклопедии, справочные системы)

  • Системы управления содержимым

• программные средства профессионального уровня

  • САПР

  • АРМ

  • АСУ

  • АСУ ТП

  • АСНИ

  • Геоинформационные системы

  • Биллинговые системы

  • CRM

По сфере применения

• Прикладное программное обеспечение предприятий и организаций. Например, финансовое управление, система отношений с потребителями, сеть поставок. К этому типу относится также ведомственное ПО предприятий малого бизнеса, а также ПО отдельных подразделений внутри большого предприятия. (Примеры: Управление транспортными расходами, Служба IT поддержки)

• Программное обеспечение обеспечивает доступ пользователя к устройствам компьютера.

• Программное обеспечение инфраструктуры предприятия. Обеспечивает общие возможности для поддержки ПО предприятий. Это системы управления базами данных, серверы электронной почты, управление сетью и безопасностью.

• Программное обеспечение информационного работника. Обслуживает потребности индивидуальных пользователей в создании и управлении информацией. Это, как правило, управление временем, ресурсами, документацией, например, текстовые редакторы, электронные таблицы, программы-клиенты дляэлектронной почты и блогов, персональные информационные системы и медиа редакторы.

• Программное обеспечение для доступа к контенту. Используется для доступа к тем или иным программам или ресурсам без их редактирования (однако может и включать функцию редактирования). Предназначено для групп или индивидуальных пользователей цифрового контента. Это, например, медиа-плееры, веб-браузеры, вспомогательные браузеры и др.

• Образовательное программное обеспечение по содержанию близко к ПО для медиа и развлечений, однако в отличие от него имеет четкие требования по тестированию знаний пользователя и отслеживанию прогресса в изучении того или иного материала. Многие образовательные программы включают функции совместного пользования и многостороннего сотрудничества.

• Имитационное программное обеспечение. Используется для симуляции физических или абстрактных систем в целях научных исследований, обучения или развлечения.

• Инструментальные программные средства в области медиа. Обеспечивают потребности пользователей, которые производят печатные или электронные медиа ресурсы для других потребителей, на коммерческой или образовательной основе. Это программы полиграфической обработки, верстки, обработки мультимедиа, редакторы HTML, редакторы цифровой анимации, цифрового звука и т. п.

• Прикладные программы для проектирования и конструирования. Используются при разработке аппаратного («Железо») и программного обеспечения. Охватывают автоматизированный дизайн (computer aided design — CAD), автоматизированное проектирование (computer aided engineering — CAE), редактирование и компилирование языков программирования, программы интегрированной среды разработки (Integrated Development Environments), интерфейсы для прикладного программирования (Application Programmer Interfaces).

18Архивация это сжатие

Сжатие данных (англ. data compression) — алгоритмическое преобразование данных, производимое с целью уменьшения их объёма. Применяется для более рационального использования устройств хранения и передачи данных. Синонимы — упаковка данных, компрессия, сжимающее кодирование, кодирование источника. Обратная процедура называется восстановлением данных (распаковкой, декомпрессией).

Сжатие основано на устранении избыточности, содержащейся в исходных данных. Простейшим примером избыточности является повторение в текстефрагментов (например, слов естественного или машинного языка). Подобная избыточность обычно устраняется заменой повторяющейся последовательности ссылкой на уже закодированный фрагмент с указанием его длины. Другой вид избыточности связан с тем, что некоторые значения в сжимаемых данных встречаются чаще других. Сокращение объёма данных достигается за счёт замены часто встречающихся данных короткими кодовыми словами, а редких — длинными (энтропийное кодирование). Сжатие данных, не обладающих свойством избыточности (например, случайный сигнал или шум, зашифрованные сообщения), принципиально невозможно без потерь.

архиватор — это программный продукт, позволяющий объединить несколько файлов в один архив, а также позволяющий изменять путем сжатия размер архива. Но данное определение будет не полным, если не разобраться с сущностью самого процесса сжатия. Сжатие — это процесс перекодирования информации, в результате которого уменьшается объем файла. Встречаются также такие названия данного процесса как кодирование, компрессия, упаковка и соответственно обратные данным процессы: декодирование, декомпрессия и распаковка.

Работа архиваторов основана на том факте, что каждый сжимаемый файл содержит «излишнюю» информацию, то есть в нем можно найти много повторов одной и той же информации. Особенно наглядно это проявляется в текстовых данных, где может встречаться несколько повторов одного и того же слова, словосочетания или даже целой фразы. Программа-архиватор фиксирует не только повторение слов, но также одних и тех же слогов в разных словах.

Если говорить о теоретической базе создания различных методов кодирования и декодирования информации, то следует отметить особую важность теории информации, ответвления теории вероятности и математической статистики. В частности, влияние оказали такие сферы знания как алгоритмическая теория информации, криптография и теория кодирования. Поэтому зарождение теории компрессии и воплощение ее в конкретных продуктах связано с именем Клайда Скэннона, еще в середине двадцатого века опубликовавшего множество работ по данной теме.

Способы сжатия

Сжатие бывает без потерь («lossless compression») и с потерями («lossy compression»). Не трудно догадаться, что в первом случае восстановление файла из архива происходит без изменения качества первоначального файла, во втором — с небольшими потерями качества. Сжатие без потерь или «полностью обратимое сжатие» основано на методе разделения исходного файла на небольшие части и восстановления этих частей в исходный файл при распаковке архива. В случае «lossy compression» происходит потеря части информации, а та часть информации, которую нужно сохранить, выделяется с помощью определенного алгоритма. Для обоих алгоритмов характерны следующие стадии сжатия: предварительная рассчитывающая стадия или «предвычисление», частотная трансформация и квантизация или выравнивание.

Самым простым видом сжатия без потерь является метод под названием «running», подсчитывающий количество последовательных, «идущих друг за другом» повторов. Но этот метод уже недостаточен в случае наличия повторов, встречающихся в разных местах текста.

Процесс работы архиваторов не стоит путать с понятием архивации данных, которое связано с использованием специальных кодеков сжатия изображения, музыки и видеоданных. В данной статье будут рассматриваться только программы для создания архивов. Графические и звуковые файлы содержат гораздо больше неповторяющейся информации, чем текстовые. Поэтому для сжатия музыкальных файлов и изображений метод, на котором основана работа программ-архиваторов, не подходит. Для сжатия, например, изображения используется совсем другой алгоритм: в сжатом файле происходит выравнивание цвета, задается один тон для различных оттенков отдельных пикселей.

Параметры сжатия

Процесс сжатия данных характеризуется рядом важных параметров: например, степень сжатия файла и коэффициент сжатия — два важных показателя, от которых в первую очередь зависит качество реархивированного файла. Степень сжатия файла зависит от следующих параметров: применяемого метода сжатия, самой программы-архиватора и типа сжимаемого файла. Лучше всего «сжимаются» текстовые файлы и графические файлы в формате .bmp, .png. Файлы с расширением .exe, .dll, а также архивные файлы сжимаются сложнее всего, последние, кстати практически не сжимаются.

Также для работы архиватора немалое значение имеет параметр скорости сжатия и разжатия файла. Коротко механизм сжатия можно описать следующим образом: определенное количество цифровой информации или на языке специалистов «блок» сжимается, в результате получается «сжатый блок», который содержит меньшее количество битов, но по которому можно восстановить все биты первоначального файла.

Методы сжатия

Методы сжатия файлов бывают «открытыми» и «коммерческими». В первом случае алгоритм можно свободно исследовать и использовать, так как он сам по себе является ценностью. Во втором случае использование метода является закрытым: алгоритм засекречивается в виду того, что он применяется только в отдельных программных продуктах, и несанкционированное использование может вызвать последующие разбирательства по поводу авторских прав, что собственно неоднократно происходило в истории развития архиваторов.

Разработано большое количество методов сжатия, наиболее известные: методы Зива — Лемпела или «LZ-методы» (LZ77, LZ78, LZH, LZW), метод Хаффмана или «HUFF» («Huffman Coding»), преобразование Барроуза-Уиллера («BWT») , метод преобразования Фурье «FT» («Fourier Transform») и другие. Сжатие, например, по «LZ-методу» основано на создании своеобразного словаря, где каждое слово получает свой порядковый номер, и в результате сжатый файл содержит не предложения, а последовательность чисел, что существенно сокращает его размер. Стоит отметить, что данный метод работает эффективнее для сжатия больших файлов, чем маленьких: создание системы словаря, а иногда и «словаря в словаре» также сказывается на размере итогового файла, что нецелесообразно для сжатия легких файлов. Кстати, компрессия по методу Зива — Лемпела является одним из самых распространенных методов сжатия без потерь.

Кодирование по методу Хаффмана описывается несколько сложнее: оно происходит благодаря созданию определенной таблицы данных и добавления к ней новых ячеек, в результате чего получается систематизация данных в виде дерева («двоичное дерево»). С помощью этого дерева происходит вычисление кода и собственно само кодирование.

При сжатии по методу Барроуза и Уиллера упаковка происходит в два этапа: в начале совершается определенное преобразование данных, затем — сам процесс сжатия. На первом этапе происходит сортировка данных, которая получила название «преобразование Барроуза-Уиллера»: в блоке данных разные символы меняются местами таким образом, чтобы обеспечить более действенное сжатие на втором этапе.

Необходимо особо выделить метод PPM («Prediction by Partial Match»), по которому работает программа WinRAR и многие архиваторы русских разработчиков: архиваторы PPMD и PPMonstr (автор Дмитрий Шкарин), PPMN (автор Максим Смирнов), PPMY (архиватор Евгения Шелвина). Также стоит отметить метод арифметического кодирования ARC, ставший предшественником формата архиватора WinZip. Арифметическое кодирование является созданием из сжимаемого файла нумерации отдельных его блоков: в последовательности битов файла выделяются биты с одинаковыми частотами для последующей нумерации. Арифметическое кодирование стало основой многих методов сжатия, включая метод Хаффмана.

Что касается предыстории программы WinZIP, изначально были разработаны алгоритмы сжатия по так называемым методам редуцирования («reducing») и сокращения («shrinking»), которые сегодня уже практически не поддерживаются. Позже в программу WinZIP был внедрен метод, сочетающий LZ-метод (LZ77) и метод Хаффмана, и в результате этого удачного совмещения был разработан новый формат сжатия, ставший широко распространенным.

Виды архивов

Развитие программ-архиваторов позволило добиться не только сжатия без потерь, но также возможности создания многотомных архивов и архивов в различных форматах. Архивы бывают сложной структуры, то есть многотомными. Кроме того, они бывают самораспаковывающимися, то есть процесс извлечения файла в данном случае происходит автоматически. Самораспаковывающиеся архивы имеют, как правило, расширение .exe и называются SFX-архивами (от слова «self-extracting»). Что касается многотомных архивов, первый архив или «том» имеет расширение .rar, другие — .r00, .r01 ит.д. В последней версии WinRAR название частей многотомного архива имеют вид -part001.rar.

Архивы также бывают «непрерывными» («solid»). Непрерывный архив — это архив в формате RAR, упакованный таким образом, что все его файлы представляют непрерывный поток информации. Непрерывная архивация применяется только для формата RAR, для ZIP она недоступна. Плюсом непрерывной архивации является увеличение такого параметра компрессии как степень сжатия, минусом является увеличение параметра скорости расжатия, то есть непрерывный архив будет распаковываться гораздо медленнее. Кроме того, процессы добавления в исходный архив файла или наоборот удаления имеющегося файла будут также происходить медленнее.