8.Дайте классификацию программного обеспечения.
Основу компьютера наряду с его аппаратным обеспечением (англ. hardware – твердое изделие) составляет программное обеспечение (англ. software – мягкое изделие, что подчеркивает возможность программного обеспечения модифицироваться, изменяться).
Программное обеспечение (ПО) – совокупность всех программ, используемых в компьютере. Под программным обеспечением также понимают область деятельности по его проектированию и разработке: технологию проектирования программ; методы тестирования, методы доказательства правильности, методы документирования программ и др.
Являясь неотъемлемой частью компьютерной системы, программное обеспечение определяет сферу применения конкретного компьютера. Используя имеющееся программное обеспечение и устанавливая на компьютере новые программы, можно превратить его в рабочее место бухгалтера или конструктора, директора школы или агронома, решать различные задачи: подготовить реферат, отредактировать документ, отправить письмо другу и др.
Программы выполняют функцию обработки информации. Каждая программа предназначена для решения вполне определенной задачи. При этом она тесно взаимодействует с аппаратными устройствами компьютера: центральным процессором, устройствами ввода/вывода, запоминающим устройством и др.
Программа, так же как и данные, хранится в памяти компьютера в двоичном коде.
В состав программного обеспечения компьютера входят операционные системы, служебные и прикладные программы и др.
Базовое программное обеспечение образует самый низкий уровень программного обеспечения (рис. 1). Его назначение: обеспечение взаимодействия с базовыми аппаратными средствами, которые хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянным запоминающим устройством (ПЗУ – Read Only Memory, ROM). В ПЗУ хранятся некоторые константы (например, pi), программы для вычисления стандартных функций, программа тестирования компьютера при его включении. Содержимое ПЗУ «прошивается» при изготовлении компьютера и не допускает корректировки в процессе эксплуатации. Если такая корректировка необходима, используются перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ – Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM). Перепрограммирование информации может осуществляться непосредственно как в самом компьютере в ходе его эксплуатации (такая технология называется флэш-технологией), так и вне его (с помощью специальных устройств, называемых программаторами).
Программы системного уровня выполняют посреднические функции между аппаратурой компьютера, базовым ПО и другими программами. В состав системного ПО входят операционные системы; средства обеспечения пользовательского интерфейса; утилиты (от лат. utilitas, польза) – средства проверки, наладки и настройки компьютерной системы; драйверы – программы, расширяющие возможности ОС по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью, позволяющие подключить к компьютеру новые устройства; файловые менеджеры (диспетчеры файлов); архиваторы; программы обеспечения компьютерной безопасности (антивирусное программное обеспечение) и др.
Инструментальное ПО предназначено для разработки другого программного обеспечения (системного и прикладного).
Примеры специализированных инструментальных сред:
инструментальная среда Cyber Book (система создания гипертекстовых мультимедийных книг) позволяет визуализировать гипертекст, содержащий ссылки на текст, мультимедиа объекты и программы;
интегрированные среды разработки приложений (Borland Pascal 7.0, Visual Basic, Delphi, C++).
Прикладной уровень образуют программы для решения конкретных задач. Сюда относятся текстовые и графические редакторы, текстовые процессоры, издательские системы, электронные таблицы, системы управления базами данных, системы автоматизированного проектирования, экспертные и бухгалтерские системы, Web-редакторы, браузеры, системы видеомонтажа, геоинформационные системы и др.
Данная классификация программного обеспечения построена на основе назначения программ каждого уровня. Известна и другая классификация, основанная на длительности нахождения программ в оперативной памяти: резидентные и нерезидентные. Резидентные программы находятся в памяти постоянно (например, операционные системы, антивирусные программы), нерезидентные – только в процессе выполнения (например, прикладные программы).
Третий способ классификации программного обеспечения основан на стоимостном критерии: программы, распространяемые платно, бесплатно, условно-бесплатно.
Большинство программ распространяется на коммерческой основе. При этом набор дискет или компакт-дисков с записанной программой, называется дистрибутивом. Некоторые программы распространяются бесплатно (freeware), например, через глобальную электронную сеть Internet, электронные доски объявлений (ВВS) и т. д.
Условно-бесплатные программы (shareware) предоставляются, как правило, для использования в определенный период (например, 30 дней) на бесплатной основе. Для систематического использования предлагается оплатить определенную сумму, затем пользователь получает регистрационный ключ, позволяющий использовать программу в полном объеме.
Пиратские копии программ обычно распространяются на компакт-дисках без сопроводительной документации. Качество работы таких программ, как правило, низкое.
Производители некоторых программ делают их защищенными от копирования, или предоставляют право их копирования на ограниченное количество компьютеров.
Операционная система – комплекс программ системного уровня, предназначенный для функционирования всех устройств компьютера и поддержки работы его программ. Операционная система выполняет две основные функции: обеспечение пользователю-программисту удобств при работе с компьютером и повышение эффективности использования компьютера путем рационального управления его ресурсами.
В настоящее время наиболее распространенными являются операционные системы Windows (с различными версиями, разработчик – фирма Microsoft), Mac OS Х, OS 8.1 (для персональных компьютеров Macintosh, разработчик – фирма Apple), Linux (Линус Торвалдс, Финляндия).
Linux – современная Unix-подобная многопользовательская сетевая операционная 32-х разрядная система с сетевой оконной графической системой X Window System для персональных компьютеров и рабочих станций. OС Linux поддерживает протоколы сети Internet, работает с сетями на базе Novell и MS Windows. Все компоненты системы распространяются бесплатно с правом установки для неограниченного числа пользователей. OС Linux широко распространена на платформах Intel PC, DEC AXP, Power Macintosh и др. Основная часть системы может работать на 8Мб памяти. С основными утилитами сама Linux занимает 10-20 Mб на жестком диске.
Операционная система Windows – современная и удобная операционная система для старших моделей персональных компьютеров IBM PC. Эта система может использоваться на компьютерах с оперативной памятью более 2 Мбайт и памятью на жестких дисках не менее 80 Мбайт. Перенос информации из одного компьютера на другой возможен при наличии в них совместимых операционных систем. Компьютеры серии IBM PC и компьютеры Макинтош несовместимы на уровне программного обеспечения.
Основные отличительные особенности современных операционных систем: дружественный графический (унифицированный пользовательский) интерфейс, где в различные программы заложены одинаковые принципы работы; автоматическое подключение новых устройств и программ (ОС сама выполняет настройку нового оборудования; такой принцип работы получил название “plug and play” – “подключи и используй”); многозадачность (единый программный интерфейс, который позволяет выполнять работу одновременно в нескольких программах, окнах, переносить информацию из одной программы в другую; многозадачный режим работы требует от операционной системы умения разделять память между программами и данными); получение бумажной копии экрана (формирование такого же изображения, как на экране монитора, принцип WYSIWIG “What You See Is What You Get”). Последний режим работы является отличительным признаком современных сред визуального программирования (Delphi, Visual Basic и др.).
Операционная система (ОС) хранится на диске (обычно, С:\), который называют системным, а также на системной дискете или компакт-диске. Основные функции ОС связаны с обеспечением различных интерфейсов: пользователя (между пользователем и аппаратно-программными средствами), аппаратно-программного (между аппаратным и программным обеспечением) и программного интерфейса (между разными видами ПО). В процессе работы ОС осуществляет диалог с пользователем, обеспечивает реакцию компьютера на ошибки и аварийные ситуации, обслуживает работу всей компьютерной системы.
В составе ОС можно выделить программы (модули), предназначенные для: организации и обслуживания файловой системы, работы с устройствами компьютера (драйверы устройств), выполнения вводимых пользователем команд (командный процессор), графического интерфейса пользователя (с помощью пиктограмм), обслуживания дисков, работы в сети (сервисные программы, утилиты), получения справочной информации об операционной системе (справочная система).
Часть операционной системы компьютера, постоянно находящаяся в оперативной памяти и управляющая всей операционной системой, образует ядро операционной системы, без которого невозможна организация практической работы на компьютере.
Автоматическая загрузка ОС происходит при включении компьютера. Этапы загрузки ОС:
Автоматический запуск программы тестирования компьютера BIOS (Basic Input/Output System, базовая система ввода/вывода); эта программа хранится в ПЗУ. В момент включения компьютера обеспечивается запуск программы BIOS и тестирование всех его устройств.
Результаты работы программы BIOS можно увидеть, если приостановить загрузку операционной системы, нажав клавишу Pause/Break.
Загрузка операционной системы с системного диска в оперативную память: с помощью программы Master Boot (загрузчик ОС), которая находится в специальном загрузочном секторе системного диска. Если системный диск отсутствует, на экран выдается сообщение Non system disk, загрузка ОС прекращается, работа пользователя невозможна.
Передача управления командному процессору, отображение графического интерфейса. Компьютер готов к работе. Дальнейшая работа пользователя осуществляется под управлением операционной системы.
Для решения конкретной задачи на компьютере требуется выбрать подходящую программу и приступить к работе в ней. Например, для копирования файлов используются средства операционной системы, предназначенные для работы с файлами (Проводник, файловые менеджеры); для редактирования текстового документа – прикладные программы (текстовый редактор).