Программное обеспечение
Программное обеспечение (англ. software) – это совокупность программ, обеспечивающих функционирование компьютеров и решение с их помощью задач предметных областей. Программное обеспечение (ПО) представляет собой неотъемлемую часть компьютерной системы, является логическим продолжением технических средств и определяет сферу применения компьютера.
ПО современных компьютеров включает множество разнообразных программ, которое можно условно разделить на три группы (рис. 3.1):
1. Системное программное обеспечение (системные программы);
2. Прикладное программное обеспечение (прикладные программы);
3. Инструментальное обеспечение (инструментальные системы).
Системное программное обеспечение (СПО) – это программы, управляющие работой компьютера и выполняющие различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами компьютера, создание копий информации, проверка работоспособности устройств компьютера, выдача справочной информации о компьютере и др. Они предназначены для всех категорий пользователей, используются для эффективной работы компьютера и пользователя, а также эффективного выполнения прикладных программ.
Центральное место среди системных программ занимают операционные системы (англ. operating systems). Операционная система (ОС) – это комплекс программ, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ, т.е. управления работой ПЭВМ с момента включения до момента выключения питания. Она загружается автоматически при включении компьютера, ведет диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, дисковым пространством и т.д.), запускает другие программы на выполнение и обеспечивает пользователю и программам удобный способ общения – интерфейс – с устройствами компьютера. Другими словами, операционная система обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.
ОС определяет производительность системы, степень защиты данных, выбор программ, с которыми можно работать на компьютере, требования к аппаратным средствам. Примерами ОС являются MS DOS, OS/2, Unix, Windows 9х, Windows XP.
Сервисные системы расширяют возможности ОС по обслуживанию системы, обеспечивают удобство работы пользователя. К этой категории относят системы технического обслуживания, программные оболочки и среды ОС, а также служебные программы.
Системы технического обслуживания – это совокупность программно-аппаратных средств ПК, которые выполняют контроль, тестирование и диагностику и используются для проверки функционирования устройств компьютера и обнаружения неисправностей в процессе работы компьютера. Они являются инструментом специалистов по эксплуатации и ремонту технических средств компьютера.
Для организации более удобного и наглядного интерфейса пользователя с компьютером используются программные оболочки операционных систем – программы, которые позволяют пользователю отличными от предоставляемых ОС средствами (более понятными и эффективными) осуществлять действия по управлению ресурсами компьютера. К числу наиболее популярных оболочек относятся пакеты Norton Commander (Symantec), FAR (File and Archive manageR) (Е.Рошаль).
Служебные программы ( утилиты, лат. utilitas – польза) – это вспомогательные программы, предоставляющие пользователю ряд дополнительных услуг по реализации часто выполняемых работ или же повышающие удобство и комфортность работы. К ним относятся:
программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют более плотно записывать информацию на дисках, а также объединять копии нескольких файлов в один, так называемый, архивный файл (архив);
антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения;
программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;
программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;
программы для записи компакт-дисков;
драйверы – программы, расширяющие возможности операционной системы по управлению устройствами ввода/вывода, оперативной памятью и т.д. При подключении к компьютеру новых устройств необходимо установить соответствующие драйверы;
коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами и др.
Некоторые утилиты входят в состав операционной системы, а некоторые поставляются на рынок как самостоятельные программные продукты, например, многофункциональный пакет сервисных утилит Norton Utilities (Symantec).
Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для решения задач пользователя. В его состав входят прикладные программы пользователей и пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения .
Прикладная программа пользователя – это любая программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области. Прикладные программы могут использоваться либо автономно, либо в составе программных комплексов или пакетов.
Пакеты прикладных программ (ППП) – это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией. Различают следующие типы ППП:
ППП общего назначения – универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации широкого класса задач пользователя. К ним относятся:
Текстовые редакторы (например, MS Word, Word Perfect, Лексикон);
Табличные процессоры (например, MS Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro);
Системы динамических презентаций (например, MS Power Point, Freelance Graphics, Harvard Graphics);
Системы управления базами данных (например, MS Access, Oracle, MS SQL Server, Informix);
Графические редакторы (например, Сorel Draw, Adobe Photoshop);
Издательские системы (например, Page Maker, Venture Publisher);
Системы автоматизации проектирования (например, BPWin, ERWin);
Электронные словари и системы перевода (например, Prompt, Сократ, Лингво , Контекст);
Системы распознавания текста (например, Fine Reader, Cunei Form).
Системы общего назначения часто интегрируются в многокомпонентные пакеты для автоматизации офисной деятельности – офисные пакеты – Microsoft Office, StarOffice и др.
методо-ориентированные ППП, в основе которых лежит реализация математических методов решения задач. К ним относятся, например, системы математической обработки данных (Mathematica, MathCad, Maple), системы статистической обработки данных (Statistica, Stat).;
проблемно-ориентированные ППП предназначены для решения определенной задачи в конкретной предметной области. Например, информационно-правовые системы ЮрЭксперт, ЮрИнформ; пакеты бухгалтерского учета и контроля 1С: Бухгалтерия, Галактика, Анжелика; в области маркетинга –Касатка, Marketing Expert; банковская система СТБанк;
интегрированные ППП представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый инструмент. Наиболее развитые из них включают в себя текстовый редактор, персональный менеджер (органайзер), электронную таблицу, систему управления базами данных, средства поддержки электронной почты, программу создания презентационной графики. Результаты, полученные отдельными подпрограммами, могут быть объединены в окончательный документ, содержащий табличный, графический и текстовый материал. К ним относят, например, MS Works. Интегрированные пакеты, как правило, содержат некоторое ядро, обеспечивающее возможность тесного взаимодействия между составляющими.
Обычно пакеты прикладных программ имеют средства настройки, что позволяет при эксплуатации адаптировать их к специфике предметной области.
К инструментальному программному обеспечению относят: системы программирования – для разработки новых программ, например, Паскаль, Бейсик. Обычно они включают: редактор текстов, обеспечивающий создание и редактирование программ на исходном языке программирования (исходных программ), транслятор, а также библиотеки подпрограмм; инструментальные среды для разработки приложений, например, C++, Delphi, Visual Basic, Java, которые включают средства визуального программирования; системы моделирования , например, система имитационного моделирования MatLab, системы моделирования бизнес-процессов BpWin и баз данных ErWin и другие.
Транслятор (англ. translator – переводчик) – это программа-переводчик, которая преобразует программу с языка высокого уровня в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов, которые существенно различаются по принципам работы.
Компилятор (англ. compiler – составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. После компилирования получается исполняемая программа, при выполнении которой не нужна ни исходная программа, ни компилятор.
Интерпретатор (англ. interpreter – истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. Программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном ее запуске.
Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.
Аппаратное и программное обеспечение
Собственно компьютер и все его устройства принято называть аппаратным обеспечением. Поскольку компьютер — это автомат, выполняющий программу (см. “Исполнение программы”), очевидно, что для нормального функционирования аппаратной части требуются еще программы, т.е. программное обеспечение. Аппаратную и программную составляющие часто называют английскими терминами hardware и software соответственно, что подчеркивает гибкость и вариативность (“мягкость”) программной части, за счет которой выпущенный на заводе стандартный компьютер приспосабливается к потребностям конкретного пользователя непосредственно на его рабочем месте.
Очевидно, что наличие ПО позволяет адаптировать одно и то же компьютерное оборудование к потребностям специалистов из самых разнообразных областей. В результате и писатель, и бухгалтер, и инженер-технолог могут пользоваться абсолютно одинаковыми вычислительными машинами. С экономической точки зрения такой подход необычайно продуктивен, поскольку универсальные изделия, выпускаемые в больших количествах, получаются существенно дешевле: легче автоматизировать их производство.
Современный компьютер является воплощением подлинного единства программной и аппаратной части. Не только написание программ без машины лишено практического смысла, но и компьютер без программного обеспечения не более чем дорогое украшение стола. Считается, что роль программной и аппаратной частей примерно одинакова, они должны гармонично соответствовать друг другу. В частности, устанавливаемое на компьютер программное обеспечение должно соответствовать его аппаратным характеристикам, а технические возможности компьютера полностью реализуются только после установки соответствующего ПО (например, многоядерность процессоров сама по себе, без поддержки обновленного программного обеспечения, обещанного подъема производительности не обеспечит).
Оба компонента компьютера необычайно разнообразны по реализации. Так, аппаратная часть образует целые семейства совместимых моделей, причем индивидуальная конфигурация отдельных однотипных машин также может существенно различаться. В нашей стране наибольшее распространение получили компьютеры IBM PC, но это не единственное семейство ПК. Во многих западных университетах, а также в организациях, обрабатывающих мультимедийную информацию, большой популярностью пользуются компьютеры Apple Macintosh. Существуют и другие модели компьютеров.
Еще большим разнообразием отличается программное обеспечение. Тысячи программ на многие случаи жизни уже написаны, но каждый день появляются все новые и новые. Однозначно расклассифицировать такое великое множество разнообразных программ невозможно. Тем не менее, если отбросить второстепенные детали, то удается создать довольно простую классификацию, которая принимается большинством авторов учебной литературы. В соответствии с ней программное обеспечение можно разделить на системное, прикладное и системы программирования.
Системное программное обеспечение является своеобразным программным продолжением аппаратной части. Оно обеспечивает работоспособность самого компьютера и его устройств, а также поддерживает нормальную работу всех остальных видов программ. Эта “вспомогательная” часть ПО хотя и не решает конкретных задач пользователей, но зато создает возможности для их комфортного решения. К данной категории программного обеспечения принадлежит в первую очередь операционная система (см. “Операционная система”). Кроме того, сюда же можно отнести всевозможные программы “технической” направленности: для проверки и обслуживания внешних устройств, сервисные программы, ПО для повышения удобства работы с папками и файлами на дисках и многое другое. Важной частью этой категории ПО являются антивирусные программы.
В настоящее время без минимального набора системного ПО нельзя даже полноценно продемонстрировать, что компьютер и все его внешние устройства работоспособны.
Прикладное программное обеспечение, как следует из названия, предназначено для решения прикладных задач. Оно делится на ПО общего и специального назначения. Первое требуется всем пользователям независимо от их профессии (текстовый и графический редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных, программы для сетевых коммуникаций и т.п.). Второе для каждой области деятельности имеет собственный набор. Такое специализированное программное обеспечение часто называют пакетами прикладных программ. Сюда относятся, например, различные математические пакеты (Maple, MatCad), бухгалтерские (1C, Бест) или многочисленные пакеты обучающих программ.
Именно ради этой группы программного обеспечения в основном и приобретает компьютеры большая часть пользователей.
Системы программирования
Наконец, последняя разновидность программного обеспечения — системы программирования — позволяет создавать новые программы. Благодаря этому можно “научить” компьютер выполнять любые действия, в том числе и такие, которые отсутствуют в “готовом” программном обеспечении.
Уточним, что термин “система программирования”, сменивший более ранний “язык программирования”, введен потому, что в комплект современного транслятора обязательно входит целый набор дополнительных программных средств, которые облегчают работу программиста.
Описанная выше классификация является наиболее общей и не претендует на полноту. Тем не менее для первоначального знакомства она вполне достаточна.
Отдельные наиболее важные аспекты и свойства этих составляющих будут рассмотрены в других статьях данного раздела.
Методические рекомендации
Вопрос о неразрывном единстве аппаратной и программной частей компьютера не случайно выделен в Стандарте. Он является фундаментальным и мировоззренческим, поэтому на уроках ему должно уделяться постоянное внимание. При изучении аппаратного устройства следует всячески подчеркивать роль программного обеспечения в функционировании машины. С другой стороны, используя конкретное программное обеспечение, следует отмечать его опору на те или иные аппаратные особенности устройств. В свете сказанного особое внимание необходимо уделить процессу инсталляции нового программного обеспечения, когда требуется внимательно анализировать соответствие системных требований ПО техническим характеристикам имеющегося компьютера. Следует формировать у учащихся привычку оценивать это соответствие прежде, чем произведенная установка покажет очевидную невозможность практического использования данного ПО. Например, установка на старый компьютер новейшей версии операционной системы будет напрасной тратой времени, и это можно заранее предсказать.
Минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера, называется _ программным обеспечением
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Разница между программой и программным обеспечением
Программа — это ограниченный одиночный продукт, работающий в информационно-вычислительной сфере, а программное обеспечение — это совокупность отдельных программ, связанных в одну группу для достижения единого результата.
Это рассуждение хоть и не показывает разницу по функциональности между одной программой, которая состоит из разных компонентов, и объединением разных программ в одну сеть взаимодействий, но заметна разница только в объёме выполняемых задач.
Классификация программного обеспечения
Обычно программное обеспечение подразделяют на три группы (рис. 1):
- системное ПО;
- прикладное ПО;
- инструментарий технологии программирования.
Рисунок 1 — Классификация ПО
Системное ПО обеспечивает:
- создание операционной среды функционирования других программ;
- обеспечение работы самого компьютера (то есть его аппаратной части) и компьютерных сетей;
- проведение диагностики отдельных устройств компьютера;
- управление вычислительными ресурсами компьютера;
- выполнение сервисных функций по обслуживанию компьютера;
- обеспечение интерфейса пользователя.
Системное ПО тесно связано с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Оно включает в себя базовое ПО и сервисное ПО (рис. 2).
Рисунок 2 — Классификация системного программного обеспечения
Базовое ПО – минимальный набор программных средств, обеспечивающий работу компьютера и общение пользователя с компьютером. Большую часть базового ПО составляет операционная система.
Операционная система (ОС) — совокупность программ, предназначенных для обеспечения работы компьютера и компьютерных сетей, для обеспечения работы прикладных программ, организации интерфейса пользователя, управления файловой системой и вычислительными ресурсами компьютера.
В настоящее время для ПК получили широкое распространение такие операционные системы, как Windows XP, Windows 7, Unix, Linux, OS/2.
Сервисное ПО – программы, которые расширяют возможности базового ПО и обеспечивают более удобную среду для обслуживания компьютера.
К сервисному ПО относятся утилиты и оболочки операционных систем.
Некоторые сервисные программы входят в состав ОС (интегрированы в ОС). Например, в ОС Windows интегрированы утилиты для обслуживания дисков (форматирования диска, дефрагментации диска, проверки диска). Однако большинство сервисных программ не включены в ОС и поставляются на рынок в виде самостоятельных (автономных) программных продуктов. К таким сервисным программам можно отнести, например, программы– архиваторы WinRAR, WinZip.
Архивация файлов – это процесс преобразования информации, хранящейся в файле, к виду, при котором уменьшается избыточность в ее представлении и соответственно требуется меньший объем памяти для хранения. Для этого применяются различные алгоритмы сжатия информации.
Целью архивации (упаковки) файлов обычно является обеспечение более компактного размещения информации на диске, сокращение времени и соответственно стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях.
Кроме того, архивация файлов существенно упрощает их перенос с одного компьютера на другой, сокращает время копирования файлов на диски, позволяет защитить информацию от несанкционированного доступа, способствует защите от заражения компьютерными вирусами.
Прикладное ПО — это комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса в конкретной предметной области, то есть для решения конкретных задач пользователя.
К этому классу программного обеспечения можно, например, отнести:
- текстовые редакторы;
- табличные процессоры;
- графические редакторы;
- бухгалтерские программы;
- издательские системы;
- программы – переводчики;
- САПР;
- СУБД;
- финансовые программы;
- обучающие программы;
- информационно-справочные пакеты программ;
- и т.д.
Существующее прикладное ПО охватывает почти все сферы человеческой деятельности, связанные с обработкой информации.
Этот класс программных продуктов является самым многочисленным. Эксплуатацию прикладного ПО осуществляют, как правило, конечные пользователи.
Существуют различные классы прикладных программ, используемых на персональных компьютерах, например:
- оригинальные программы пользователя;
- стандартные пакеты прикладных программ.
К оригинальным программам пользователя относятся программы, создаваемые самим пользователем, для решения задач в конкретной предметной области.
Стандартные пакеты прикладных программ (ППП) – комплексы программ, предназначенные для решения задач определенного класса. Они являются мощным инструментом автоматизации и полностью освобождают пользователя от необходимости знать, как выполняет ПК те или иные функции и процедуры по обработке данных.
Для обозначения прикладных программ и их пакетов используют также термин «приложение».
По функциональному признаку различают:
- прикладные программы общего назначения;
- методо-ориентированные ППП;
- проблемно-ориентированные ППП.
К программам общего назначения относятся:
- текстовые редакторы;
- табличные процессоры;
- СУБД;
- графические редакторы;
- программы просмотра графических изображений;
- пакеты программ мультимедиа;
- электронные органайзеры;
- и др.
Методо-ориентированные пакеты и программы основаны на использовании определенных методов решения задач (обработка статистических данных, использование средств линейного программирования для поиска оптимальных решений и т.д.).
Проблемно – ориентированные ППП направлены на решение конкретной проблемы и предназначены для специалистов, занимающихся этой проблемой.
К проблемно-ориентированным ППП относятся:
- ППП автоматизированного бухгалтерского учета (1С, БЭСТ, Парус, RS-баланс, Инфин, СБИС++, Инфо- бухгалтер и т.д.);
- ППП управления персоналом (учет кадров);
- САПР (предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, автомобилестроении, промышленном строительстве и других отраслях);
- информационно-справочные правовые пакеты (Консультант–плюс, Гарант и др.;
- системы распознавания образов (в частности системы распознавания символов);
- электронные словари и системы перевода;
- обучающие программы;
- игровые программы;
- и др.
Инструментальное ПО (Инструментарий технологии программирования) служит для разработки программ. Оно включает в себя специализированные программные продукты, которые используются на этапах проектирования, программирования, отладки и тестирования создаваемых программ, т.е. следующие программы:
- трансляторы с различных алгоритмических языков, осуществляющих перевод текста программ на машинный язык;
- специальные текстовые редакторы для написания программ;
- связывающие редакторы (сборщики), служащие для объединения отдельных частей программ в единое целое;
- отладчики, с помощью которых устраняются допущенные при написании программ ошибки;
- системы программирования (интегрированные среды разработчиков), объединяющие указанные выше компоненты в единую, удобную для разработки программ систему.
