Понятие программного обеспечения

Понятие программного обеспечения Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой. К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО: · технология проектирования программ(например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.); · методы тестирования программ; · методы доказательства правильности программ; · анализ качества работы программ; · документирование программ; · разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и т.д. Программное обеспечение — неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах. Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ — от игровых до научных.

Классификация программного обеспечения

Классификация программного обеспечения В первом приближении все программы, работающие на компьютере, можно условно разделить на три категории: 1) прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ; 2) системные программы, выполняющие различные вспомогательные функции, например: · управление ресурсами компьютера; · создание копий используемой информации; · проверка работоспособности устройств компьютера; · выдача справочной информации о компьютере и др.; 3) инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера. При построении классификации ПО нужно учитывать тот факт, что стремительное развитие вычислительной техники и расширение 37 сферы приложения компьютеров резко ускорили процесс эволюции программного обеспечения. Если раньше можно было по пальцам перечислить основные категории ПО – операционные системы, трансляторы, пакеты прикладных программ, то сейчас ситуация коренным образом изменилась. Развитие ПО пошло как вглубь (появились новые подходы к построению операционных систем, языков программирования и т.д.), так и вширь (прикладные программы перестали быть прикладными и приобрели самостоятельную ценность). Соотношение между требующимися программными продуктами и имеющимися на рынке меняется очень быстро. Даже классические программные продукты, такие, как операционные системы, непрерывно развиваются и наделяются интеллектуальными функциями, многие из которых ранее относились только к интеллектуальным возможностям человека. Кроме того, появились нетрадиционные программы, классифицировать которые по устоявшимся критериям очень трудно, а то и просто невозможно, как, например, программа – электронный собеседник. На сегодняшний день можно сказать, что более или менее определенно сложились следующие группы программного обеспечения: · операционные системы и оболочки; · системы программирования (трансляторы, библиотеки подпрограмм, отладчики и т.д.); · инструментальные системы; · интегрированные пакеты программ; · динамические электронные таблицы; · системы машинной графики; · системы управления базами данных (СУБД); · прикладное программное обеспечение.

Прикладные программы

Прикладные программы Прикладная программа – это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области. Прикладные программы могут носить и общий характер, например, обеспечивать составление и печатание документов и т.п. В противоположность этому, операционная система или инструментальное ПО не вносят прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя. 38 Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Системные программы

Системные программы выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера – центральным процессором, памятью, вводом-выводом. Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы. Среди десятков тысяч системных программ особое место занимают операционные системы, которые обеспечивают управление ресурсами компьютера с целью их эффективного использования. Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения – утилиты(лат. utilitas – польза). Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи. Кратко опишем некоторые разновидности утилит: · программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности; · программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода- вывода, оперативной памятью и т.д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся; · программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл; · антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами; · программы оптимизации и контроля качества дискового пространства; · программы восстановления информации, форматирования, защиты данных; · коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами; 39 · программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти; · программы для записи CD-ROM, CD-R и многие другие. Часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует независимо от нее, т. е. автономно.

Операционные системы

Операционная система (ОС) – это набор программ, который выполняет общее управление работой компьютера, запускает приложения, организует работу с файлами, обеспечивает защиту данных, выполняет различные сервисные функции по запросам пользователя и программ, значительно облегчая общение с компьютером. Без ОС компьютер вообще не может функционировать и представляет не более чем совокупность электронных устройств. ОС может размещаться в постоянной памяти компьютера или загружаться в оперативную память с диска при включении компьютера (последние называют дисковыми ОС). В функции операционной системы входит: · осуществление диалога с пользователем; · ввод-вывод и управление данными; · планирование и организация процесса обработки программ; · распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств); · запуск программ на выполнение; · всевозможные вспомогательные операции обслуживания; · передача информации между различными внутренними устройствами; · программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.). ОС обычно классифицируют по следующим признакам: – число пользователей, одновременно работающих с системой (однопользовательские и многопользовательские); – число задач, которые могут решаться с их помощью в любой момент времени (однозадачные и многозадачные); – базовый способ общения пользователя с ОС (диалог на языке команд, диалог на языке меню, диалог на языке графических представлений); – число разрядов адресной шины (16, 32, 64 …); – минимально требуемые ресурсы, т.е. минимально необходимые объемы оперативной и дисковой памяти, класс микропроцессора. В этой классификации MS DOS – однопользовательская, однозадачная, 16-разрядная ОС, общающаяся с пользователем на языке команд. Windows – это многопользовательская, многозадачная, 32- и 64- разрядная ОС. Еще одним важным свойством операционной системы является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной 41 обработки – мультипроцессирование. В наши дни становится общепринятым введение в ОС функций поддержки многопроцессорной обработки данных. На свойства ОС непосредственное влияние оказывают аппаратные средства, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают ОС персональных компьютеров, мини-компьютеров, мейнфреймов, кластеров и компьютерных сетей. Наряду с ОС, ориентированными на совершенно определенный тип аппаратной платформы, существуют ОС, специально разработанные таким образом, чтобы они могли быть легко перенесены с компьютера одного типа на компьютер другого типа, так называемые мобильные или многоплатформенные ОС. Наиболее ярким примером такой ОС является популярная система UNIX. В этих системах аппаратно-зависимые места тщательно локализованы, так что при переносе системы на новую платформу переписываются только они. Средством, облегчающим перенос остальной части ОС, является написание ее на машинно-независимом языке, например, на Си, который и был разработан для программирования операционных систем. Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности: – системы пакетной обработки (например, ЕС); – системы разделения времени (UNIX, VMS); – системы реального времени (QNX, RT/11). Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, т.е. решение максимального числа задач в единицу времени. Для систем разделения времени критерием эффективности является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя. В таких ОС каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той же машине, складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами, такими, например, как станок, спутник и т.п. Критерием эффективности для таких систем является способность выдерживать заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы – реактивностью. 42 Основу любой вычислительной сети составляет сетевая ОС. Сетевая ОС – это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети. Так, например, одноранговые сети (в которых компьютеры имеют равные права доступа к ресурсам друг друга) могут построены на базе Windows 98/NT/2000/XP/VISTA и т.п. К настоящему времени разработано достаточно большое количество различных типов операционных систем: MacOS (предназначена для работы на компьютерах с процессорами PowerPC), DOS, Windows 95, Windows 98, Windows Me, Windows NT, Windows 2000, Windows XP, Windows VISTA, Linux и др). В нашей стране одной из наиболее используемых, является MS Windows. Среди вышеназванных операционных систем весьма примечательна ОС Linux – это оригинальная реализация ОС UNIX для Intel-платформ, разработанная в 1990-х гг. Линусом Торвальдсом. С самого начала эта ОС распространяется свободно на условиях, определяемых лицензией GPL, принятой для программного обеспечения, разрабатываемого в рамках движения Open Source (Открытый код) и проекта GNU – проекта создания свободного программного обеспечения. Благодаря открытости исходных кодов и возможности доработки ОС Linux – самая современная, устойчивая и быстроразвивающаяся система. ОС Linux – это многопользовательская ОС с сетевым оконным графическим интерфейсом. В настоящее время существует большое количество дистрибутивов ОС Linux, которые распространяются с лицензией на свободное копирование и установку для неограниченного числа пользователей. Любопытно, что существуют специальные Linux-дистрибутивы, не требующие инсталляции. Это означает, что для начала работы достаточно вставить в дисковод CD-ROM загрузочный диск с дистрибутивом (один из таких CD- дистрибутивов – KNOPPIX). Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты: · программы управления вводом/выводом; · программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера; · процессор командного языка, который принимает, анализирует и выполняет команды, адресованные операционной системе. Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия: · обращаться к каталогу; · выполнять разметку внешних носителей; · запускать программы и т.д. 43 Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы. Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы – драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в постоянное запоминающее устройство компьютера.