Мурманский филиал ПГУПС
Лектор: к.т.н. Бойко М.А.
Продолжительность: 1 академический час
ЛЕКЦИЯ № 7
Темы занятия :
Системное и прикладное программное обеспечение.
Язык разметки гипертекстов HTML.
Вредоносные программы и антивирусы.
Системное и прикладное программное обеспечение
Программное обеспечение – вся совокупность программ, хранящихся на всех устройствах долговременной памяти компьютера (системное и прикладное обеспечение, а также система программирования).
Системное программное обеспечение включает операционную систему с набором сервисных программ и драйверов.
Операционная система – набор программ, управляющих оперативной памятью, процессором, внешними устройствами и файлами. На компьютерах IBM PC использовалась MS-DOS – дисковая операционная система (ДОС) с текстовым пользовательским интерфейсом. В 1990 г. была разработана Windows3.0, являющаяся надстройкой MS-DOS, в которой обеспечивались многозадачность, пользовательский графический интерфейс и впервые использовался для управления ручной манипулятор («мышь»). В 1995 г. была разработана новая операционная система Windows95 – первая графическая операционная система для компьютеров IBM PC, которая в дальнейшем получила модификации Windows98, Windows2000 и WindowsХP. В настоящее время используются также операционные системы UNIX, OS-2 и другие.
BIOS [Basic Input-Output System] – базовая система ввода-вывода с набором команд управления устройствами ПК. Записана в микросхеме энергонезависимой перепрограммируемой памяти, выполненной по CMOS или FLASH-технологии. Обеспечивает тестирование основных компонентов ЭВМ после включения питания. Загружает блок начальной загрузки из системного диска в ОЗУ, затем передаёт на него управление, а тот, в свою очередь, осуществляет последовательную загрузку других основных модулей операционной системы.
Прикладное программное обеспечение – программы, с помощью которых пользователь решает свои прикладные задачи, не прибегая к программированию. Пример: текстовые и графические редакторы, системы управления базами данных (СУБД), коммуникационные (сетевые) программы, MathCad, AutoCad и др.
Система программирования – совокупность средств программирования, обеспечивающая программисту возможность отладки, тестирования и исполнения программ, составленных на языках программирования.
Этапы решения задач на ЭВМ
1. Постановка задачи.
1.1. Словесное описание задачи.
1.2. Определение состава выходных данных.
1.3. Определение состава входных данных.
2. Математическая формализация (математическое описание задачи).
2.1. Разработка таблицы соответствия.
2.2. Разработка математической модели задачи.
Модель – имитация исследуемого объекта, некоторое упрощённое подобие реального объекта.
Математическая модель – математическое выражение, описывающее поведение модели.
Моделирование – метод познания, состоящий в исследовании объекта на его модели.
Алгоритм – система обозначений и правил представления вычислительных процедур, последовательное выполнение которых обязательно приводит к достижению искомого результата, или структура пошагового решения задачи. Название возникло от имени выдающегося математика средневекового Востока аль-Хорезми (787-850 гг.). Свойства алгоритма: общность, дискретность и конечность (результативность). Правила оформления алгоритмов установлены государственным стандартом ГОСТ 19.701-90 «Схемы алгоритмов, данных, программ и систем. Условные обозначения и правила выполнения».
Язык – знаковая система представления информации.
Язык программирования – система обозначений и правил их использования при описании алгоритмов и структур данных для решения задач на ЭВМ.
Язык высокого уровня – язык программирования, средства которого обеспечивают описание задачи в наглядном, легко воспринимаемом виде, например, Фортран, Бейсик, Паскаль, Си, Ада.
Язык низкого уровня – язык программирования, предназначенный для определённого типа ЭВМ и отражающий его внутренний машинный код.
Исхо́дный код (также исхо́дный текст) — текст компьютерной программы на каком-либо языке программирования, который может быть прочтён человеком. В обобщённом смысле — любые входные данные для транслятора. Исходный код транслируется в исполняемый код целиком до запуска программы при помощи компилятора, или может исполняться сразу при помощи интерпретатора. Исходный код либо используется для получения объектного кода, либо выполняется интерпретатором. Изменения никогда не выполняются над объектным кодом, только над исходным, с последующим повторным преобразованием в объектный.
Транслятор – программа или техническое средство, выполняющее преобразование исходной программы с одного языка в другой . Например, трансляция программы с языка высокого уровня в машинные коды либо конвертирование программы с одного языка высокого уровня на другой язык того же уровня.
Компилятор – программа (транслятор) или техническое средство, выполняющее трансляцию программы с языка высокого уровня в форму, близкую к программе на машинном языке. Компиляция - трансляция программы на язык, близкий к машинному, и последующая её компоновка.
Интерпретатор – программа или техническое средство, реализующее последовательное считывание команд исходной программы из оперативной памяти, компиляцию их машинным языком и выполнение.
Интерпретатор - вид транслятора, осуществляющего пооператорную (покомандную) обработку и выполнение исходной программы или запроса (в отличие от компилятора, транслирующего всю программу без её выполнения).
Объе́ктный мо́дуль (также — объектный файл, англ. object file) — файл с промежуточным представлением отдельного модуля программы, полученный в результате обработки исходного кода компилятором. Объектный файл содержит в себе особым образом подготовленный код (часто называемый бинарным), который может быть объединён с другими объектными файлами при помощи редактора связей (компоновщика) для получения готового исполнимого модуля, либо библиотеки. Объектные файлы представляют собой блоки машинного кода и данных.
Компоновщик ( реда́ктор свя́зей, линкер — от англ. link editor, linker) — программа, которая производит компоновку: принимает на вход один или несколько объектных модулей и собирает по ним исполнимый модуль. Компоновщик выполняется как отдельная программа или часть компилятора,
Машинный язык (машинный код или объектный код) – язык низкого уровня, позволяющий выполнять программы в ЭВМ без использования трансляторов, компиляторов и интерпретаторов.
Микрокоманда – команда, выполняемая в виде одной или целого набора (в зависимости от сложности) микроопераций в соответствии с микропрограммой в течение одного такта (для процессоров с микропрограммным блоком управления).
Микропрограмма – алгоритм микрокоманд и соответствующих им микроопераций, необходимых для выполнения кода операции команды (для процессоров с микропрограммным блоком управления).
Программа – последовательность команд на языке программирования для выполнения процессором поставленной задачи.
Переменная – это область в памяти компьютера, где хранится некоторое значение.
Имя переменной – обозначение переменной английской буквой, после которой может быть цифра
Подпрограмма (процедура) – группа команд для выполнения определённой, обычно повторяющейся задачи.
Утилиты – программы вспомогательного назначения (русификаторы, программы диагностики компьютера и оптимизации диска, антивирусы и пр.).
Типы величин:
1) числовые – константы и переменные (их обозначают идентификаторами);
2) символьные (определяются набором знаков в алфавитах ЭВМ);
3) логические (шесть значений: истина; ложь; равно =; больше >; меньше <; не равно ) – для описания формальных логических моделей.
Переменная – это область в памяти компьютера, где хранится некоторое значение.
Имя переменной – обозначение переменной английской буквой, после которой может быть цифра.
Ассемблер – язык программирования, представляющий собой символьную (мнемоническую) форму машинного языка с рядом возможностей, характерных для языков высокого уровня. Команды с языка Ассемблер компилируются в машинный (объектный) код (см. пример в табл. 3). Язык Ассемблер имеет некоторые мнемонические различия для отдельных типов микроконтроллеров.
Таблица 3
Соответствие команд Ассемблера машинным кодам
Команда на языке Ассемблер |
Комментарий |
Машинный код |
MOV R1, R2 |
переслать
содержимое ячейки R2
в ячейку R1,
т.е.
|
01DDDSSS |
ADD R |
прибавить число R к числу
в аккумуляторе,
т.е.
|
10000SSS |
SUB R |
отнять число R от значения
числа в
аккумуляторе, т.е.
|
10010SSS |
Программирование – совокупность процессов, связанных с разработкой программ и их реализацией. В зависимости от назначения и способа написания программ различают:
- системное программирование – разработка средств общего программного обеспечения, в том числе операционных систем, пакетов программ общесистемного назначения;
- прикладное программирование – разработка и отладка программ для конечных пользователей;
- объектно-ориентированное программирование (ООП) – метод программирования, основанный на представлении программы в виде совокупности объектов (каждый из которых является реализацией собственного класса), которые, в свою очередь, образуют иерархию на принципах наследования. Принцип ООП реализован, например, в Visual Basic и в среде программирования Delphi для быстрой разработки приложений (RAD - Rapid Application Development) графического интерфейса. Создание программ осуществляется в интегрированной среде разработки приложений (IDE), включающей главное окно, конструктор форм, инспектор объектов (задаёт свойства компонентов и определяет сопутствующие им события) и редактор текстов. Здесь класс – множество объектов, связанных общностью структуры и поведения. Класс содержит описание структуры и поведения всех объектов, связанных отношением общности. Объект - экземпляр класса, хранит в себе как данные, которые определяют его свойства, так и процедуры и функции их обработки- методы. Поле – данные, составляющие объект.
Команда – элементарная инструкция для выполнения компьютером конкретной операции. Код операции – код элементарного функционального вычисления. Пример структуры четырёхадресной команды:
Код команды |
Адрес первого операнда |
Адрес второго операнда |
Адрес ячейки памяти, в которую заносят результат вычисления |
Адрес следующей команды |
Команды представляют собой слово из 16, 32 или 48 разрядов.
Основные виды ошибок в программировании
1. Синтаксические ошибки – текст программы не соответствует требованиям языка программирования ( такие ошибки выявляются при компиляции и запуске программы ).
2. Ошибка периода выполнения программы (RUNTIME ERROR)– прерывание программы в случаях, например, деления на ноль, хотя программа в целом написана верно.
3. Ошибки в алгоритме (семантические ошибки) – программа работает без сбоев, однако результаты получаются неверные.
4. Нарушение формы записи программы – приводит к тому, что транслятор не может понять назначение оператора и выдаёт сообщение о синтаксической ошибке.