Глава 3.6. Прикладной уровень программного обеспечения. Основные объекты, программы и форматы файлов.

Пользователь ПК работает в основном с информационными объектами прикладного уровня. Это различные документы, электронные таблицы, базы данных, презентации, музыкальные композиции, видеофильмы и т.д. Информационный объект возникает только в процессе обработки данных соответствующей программой. Например, результатом обработки текстового файла программой Блокнот является текстовой документ, а результатом обработки MP3-файла программойWindows Media – музыкальная композиция или видеофильм. Если же обработатьMP3-файл программой Блокнот, то никакого осмысленного результата не получится, т.к. этот процесс не соответствует никакому информационному объекту.

Из сказанного следует, что основные компоненты прикладного информационного объекта – прикладная программа и обрабатываемый файл данных – должны соответствовать друг другу. Это соответствие достигается при помощи определенного порядка размещения данных в файле, называемого форматом файла. Для отображения формата файла в его названии используется расширение – последняя часть имени файла, отделенная от остального имени точкой. Часто для краткого указания формата файла называют его расширение. Например,mp3-файл означает мультимедийный файл форматаmp3,txt – файл –простой текстовой документ,doc – файл – файл документа текстового процессораMS Word и т.д.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся прикладные информационные объекты, соответствующие прикладные программы и форматы файлов.

Текстовые документы– это документы, имеющие текстовую основу, т.е. содержащие основную информацию в виде текста. Кроме текста такой документ может содержать и другие (нетекстовые) объекты – изображения, графики, диаграммы, таблицы, ссылки и т.д., но эти объекты в текстовом документе являются дополнительными.

Простейший текстовой документ содержит только текст и обрабатывается программами, которые называются текстовыми редакторами. Примером текстового редактора является программа Блокнот.

В настоящее время гораздо чаще встречаются более сложные текстовые документы, включающие значительную долю графических и других нетекстовых объектов. Программы, работающие с такими документами, называются текстовыми процессорами. Они 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. Примером текстового процессора являетсяMicrosoft Word (MS Word). Файлы документовMS Word имеют форматdoc (только дляMS Word) илиrtf (более универсальный формат, поддерживаемый большинством текстовых редакторов и процессоров). Подробно текстовой процессорMS Word рассматривается в разделе5.

Другим широко используемым форматом текстовых документов является формат pdf, разработанный фирмойAdobe. Особенностью этого формата является возможность защиты – соответствующий документ можно отобразить на экране или распечатать только при помощи одной специальной программы –Adobe Acrobat Reader, которая не дает возможности изменить текст или скопировать текст в другой файл в другом формате. Это означает, что документ может распространяться только в том виде, в котором его подготовил автор, внесение изменений в документ или копирование его частей невозможны. Таким образом, форматpdf обеспечивает техническую возможность защиты авторских прав. Поэтому многие публикации, распространяемые на электронных носителях или размещенные в сети Интернет, используют форматpdf.

Электронные таблицы– это документы позволяющие хранить и обрабатывать большие объемы текстовых и числовых данных, представленных в виде прямоугольных таблиц. Программы, работающие с электронными таблицами, называются табличными процессорами. Примером такой программы являетсяMS Excel. 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 именующимся данным. Все распространенные табличные процессоры позволяют вычислять значения элементов таблиц по заданным формулам, строить по данным в таблицах различные графики и т.д. Файлы электронных таблиц процессораMS Excel имеют расширениеxls.Подробно табличный процессорMS Excel рассматривается в разделе 6.

Графические объекты– это различные изображения, фотографии, рисунки и т.д. Существует большое количество программ, работающих с графическими объектами, и большое количество различных форматов графических файлов. Рассмотрим некоторые, наиболее важные из них.

Форматы графических файлов можно разделить на 2 большие группы – растровые форматы и векторные форматы.

Растровый формат представляет изображение как набор цветных точек – пикселей. Т.к. все пиксели имеют одинаковый размер, а длина и ширина изображения заданы, то в файл достаточно записать только цвет каждого пикселя, координаты его определятся автоматически по порядковому номеру в файле. Указанная схема кодирования изображения соответствует наиболее простому и универсальному графическому формату bmp (Bit Map Pixels). Главный недостаток этого формата – большой объем получающихся файлов. Причем, этот объем не зависит от информативности изображения – и для фотографии с большим количеством мелких деталей, и для одноцветного тона он будет одним и тем же при одинаковом количестве пикселей, формирующих изображение. Однако этот формат можно рассматривать как базисный, т.к. он соответствует непосредственной записи пиксельной матрицы, которая собственно и отображается на экране монитора при выводе изображения. Усилия по разработке более компактных растровых графических форматов привели к появлению форматовjpeg (jpg), , png, tiff, djvu,gif и др. Все эти форматы основаны на предварительной обработке пиксельной матрицы с целью уменьшения объема данных без существенной потери качества. Так, форматjpg позволяет уменьшить в несколько раз даже объем достаточно сложного рисунка. Это наиболее распространенный в настоящее время формат для хранения фотографий, он широко используется, например, для изображений в сети Интернет. Форматpng был разработан послеjpg, похож на него, но предоставляет более широкие возможности, например, возможность внутренней анимации. Форматыtiff иdjvu используются для хранения отсканированных текстов. Особенно большие возможности представляет форматdjvu, разработанный специально для хранения электронных копий старых книг. Форматgif является очень компактным, т.к. основан не на записиRGB-кодов пикселей, а на записи так называемых индексов цвета – номеров цвета в используемом наборе цветов (палитре). Для записи индекса цвета требуется не 3 байта, как дляRGB кода, а всего 1 байт. Однако это уменьшение объема достигается за счет уменьшения (до 256) количества возможных оттенков, поэтому фотографии в форматеgif получаются низкого качества. Для изображений маленького объема, а также для изображений, использующих фиксированный набор цветов (графики, диаграммы, географические карты и т.д.) форматgif подходит очень хорошо. Форматgif позволяет создавать анимированное изображение, что также обеспечивает его популярность.

Векторный графический формат представляет изображение в виде набора цветных линий. В простейшем случае все линии – отрезки, но чаще используется более широкий набор линий – дуги окружностей, эллипсов, гипербол и парабол и т.д. С точки зрения возможностей масштабирования и редактирования векторный формат имеет значительные преимущества перед растровым – изображения можно выводить в любом масштабе без потери качества, удалять или вносить сложные элементы как единое целое и т.д. Но, векторный формат менее универсален, чем растровый - перевод фотографии или отсканированного рисунка в векторный формат (так называемая трассировка) – достаточно сложная задача, поэтому векторный формат имеет ограниченное применение. Он используется в основном для объектов, которые создаются на компьютере – чертежей, рисованных изображений и т.д. Особенно широко векторный формат используется в профессиональных художественных, дизайнерских и конструкторских системах, таких как Corel Draw, AutoCAD, 3D Studio Max. Форматы соответствующих файлов -cdr, dwg, 3ds.

Программы, работающие с графическими объектами, подразделяются на отображающие программы, графические редакторы и утилиты. Отображающие программы позволяют увидеть графический объект на экране и распечатать на принтере. Примером является программа ACDSee, при помощи которой удобно создавать и просматривать альбомы фотографий. Графические редакторы позволяют не только отображать графический объект, но и изменять (редактировать) его. Для этого в графические редакторы включаются различные управляемые мышью виртуальные инструменты – карандаши, ластики, кисти, распылители и т.д. Наиболее простой графический редактор, работающий с растровыми изображениями, - это редакторMS Paint, входящий в ОСWindows. Более широкие возможности предоставляет растровый графический редакторPhotoshop фирмыAdobe. Пример векторного графического редактора – уже упомянутыйCorel Draw. Графические утилиты позволяют осуществить важные дополнительные функции. Например, программы - конверторы переводят файлы из одного графического формата в другой. Часто графические утилиты входят в состав графических редакторов.

Гипертекстовые объекты– этоWeb-страницы и сайты, при помощи которых информация размещается во Всемирной Паутине (WWW), представляющей главный ресурс сети Интернет. Одними из главных элементов гипертекстового объекта являются гиперссылки, создающие связь между различными гипертекстовыми объектами, расположенными на разных компьютерах.

Основу формата гипертекстовых файлов составляет язык разметки гипертекста HTML(Hyper Text Markup Language), но в такой файл могут быть включены также фрагменты кода на других языках программирования (Java, Java Script, PHP, Visual Basic и др.). Гипертекстовые файлы похожи по структуре на файлы текстовых процессоров, но являются гораздо более универсальными.

Программы, работающие с гипертекстовыми объектами – это браузеры (обозреватели), позволяющие запросить и отобразить гипертекстовой объект. Другой тип программ – гипертекстовые редакторы, позволяющие изменить гипертекстовой объект или создать новый объект. Примером браузера является программа Internet Explorer, примером гипертекстового редактора – программаFront Page.

Мультимедийные объекты– это цифровые видеоклипы, видеофильмы и музыкальные композиции. Основные форматы файлов для таких объектов – это уже рассмотренные форматыMPEG (MP3, MP4). Основные программы, работающие с мультимедийными объектами – это программы, проигрывающие мультимедийные файлы. Примерами таких программ являютсяMicrosoft Media Player иQuick Time. Существуют также программы, позволяющие создавать и редактировать мультимедийные объекты, например, программа Звукозапись, позволяющая осуществить запись звука с микрофона или программаWindows Mover Maker, позволяющая смонтировать видеоклип.

Базы данных– это специальные информационные структуры, содержащие большой объем однородной информации и предоставляющие доступ к этой информации, включая эффективные средства поиска. Примерами баз данных является база абонентов МГТС содержащая адреса и номера телефонов всех абонентов Московской городской телефонной сети. Базы данных управляются специальными программами, которые называются СУБД (Системы управления базами данных). База данных и соответствующая СУБД составляют неразрывное целое. СУБД позволяют обрабатывать на компьютере массивы информации, обеспечивают ввод, поиск, сортировку выборку записей, составление отчетов и т.д. Пример СУБД для ПК –MicrosoftAccess. Соответствующий формат файлов –mdb.

Правовые базы данныхсодержат тексты нормативных документов и предоставляют возможности справки, контекстного поиска, распечатки и т.д. Представители правовых баз данных – пакеты Гарант и Консультант Плюс.

Системы автоматизированного проектирования(САПР) позволяют осуществлять черчение и конструирование различных предметов и механизмов с помощью компьютера. Среди систем малого и среднего класса в мире наиболее популярна системаAutoCADфирмыAutoDesk. Отечественный пакет с аналогичными функциями – система Компас.

Интегрированные офисные системысочетают в себе возможность системы управления базами данных, табличного процессора, текстового редактора, системы деловой графики, а иногда и другие возможности. Как правило, все компоненты интегрированной системы имеют схожий интерфейс, что облегчает обучение работе с ними. Представители интегрированных систем – пакетMicrosoftOfficeи его бесплатный аналогOpenOffice.

Бухгалтерские системыпредназначены для ведения бухгалтерского учета, подготовки финансовой отчетности и финансового анализа деятельности предприятий. Из-за различий отечественного бухгалтерского учета с зарубежным в нашей стране используются почти исключительно отечественные бухгалтерские программы. Наиболее распространены системы 1C: Бухгалтерия, 1С Предприятие, Инфо-бухгалтер.

Корпоративные информационные системы(КИС) обеспечивают единую информационную среду предприятия (организации), доступ каждого сотрудника ко всем информационным ресурсам, необходимым для работы, структурированную защиту информации, электронный документооборот и электронную систему управления. Такие системы специально разрабатываются для каждого предприятия с учетом специфики его работы и функционируют в рамках корпоративной компьютерной сети.

Приведенный перечень объектов прикладного уровня является далеко не полным. Современное развитие информационных технологий приводит к тому, что практически в каждой области человеческой деятельности формируется виртуальная составляющая, основанная на работе с информационными объектами, специфическими для этой области. Например, в технических отраслях создаются модели сложных технических устройств – самолетов, автомобилей, радиотехнических систем, в метеорологии – модели атмосферных явлений, в биологии – модели клеток и организмов и т.д. Все такие модели, реализованные в виде компонентов прикладного ПО, являются прикладными информационными объектами.