Логические основы автоматизированной обработки данных

Основная идея автоматизации вычислительного процесса со времен Ч. Бэббиджа заключается в разработке таких устройств, которые были бы способны производить вычисления без участия человека по заранее заданному алгоритму. Именно этим отличаются электронно-вычислительные машины от всех других известных вычислительных устройств, таких, как счеты, логарифмическая линейка, калькулятор, также предназначенных для упрощения процесса вычислений.

Важнейшим действующим "лицом" в автоматизации вычислительных процессов является программа, без которой любой компьютер будет не более чем "грудой железа". Что же это такое, программа?

Толковый словарь по информатике[54] так трактует понятие программы: "Программа (program, routine) – это упорядоченная последовательность команд, подлежащая обработке; последовательность предложений языка программирования, описывающих алгоритм решения задач". В этом определении курсивом выделены понятия, требующие дополнительного пояснения.

Понятия программы и алгоритма неразрывно связанны с понятием исполнителя алгоритма. В общем случае исполнителем называется человек, автоматическое устройство, робот …, умеющий или умеющее выполнять некоторый, вполне определенный набор действий. Предписание исполнителю, выданное на понятном ему языке и однозначно определяющее его действие, называется командой. Вся совокупность команд, которые известны исполнителю и которые он умеет выполнять, называется системой командисполнителя. В частности, универсальным исполнителем является процессор, имеющий строго определенное конечное множество команд манипулирования с двоичными числами.

Слово "алгоритм", как считают многие, происходит от искажения имени великого математика IX века Муххамеда бен Муса аль-Хорезми, который впервые изложил «четыре действия арифметики» – правила арифметических действий над числами в позиционной десятичной системе счисления. Эти правила были пригодны и одинаковы для любых пар чисел. Трудно даже представить, что до этого люди не умели выполнять эти действия в том виде, как мы их понимаем сейчас. Эти правила и были впоследствии названы алгоритмами. «Алгоритм – это понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной задачи»[55]. Далее под этим термином мы будем понимать алгоритм применительно к вычислительной машине, то есть к компьютеру, как к исполнителю.

Формализованная запись алгоритма на специальном языке - языке программирования, называется программой. Программа, реализующая алгоритм решения задачи, однажды написанная, может многократно использоваться разными пользователями для решения однотипных задач.

Совокупность программ обработки данных в определенной предметной области и необходимая для их эксплуатации документация называется программным обеспечением (ПО).

По сфере использования выделяют три класса: системное, инструментальное и прикладное программное обеспечение.

Системное ПО предназначено:

· для управления всей совокупностью технических средств вычислительного комплекса, их диагностики и профилактики, эффективного использования и выполнения различными вспомогательными процессами (хранение, копирование, защиту, восстановление, архивирование, защиту от вирусов);

· организации диалога с пользователем;

· запуска прикладных и инструментальных программ;

· осуществления обмена данными между различными приложениями.

Данный класс ПО тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. В целом он ориентирован на квалифицированного пользователя – системного программиста, администратора сети, оператора. Однако знание базовых понятий и навыков работы с этим классом ПО является необходимым для любого пользователя компьютера. К этому классу ПО предъявляются очень высокие требования по надежности работы, эффективности использования.

Основу системного программного обеспечения составляет комплекс программных средств, называемый операционной системой. Windows, Net Ware, Unix, Linux – вот далеко не полный перечень се­мейств наиболее известных операционных систем.

Инструментальное ПО включает средства для создания приложений. Это – языки и системы программирования, средства автомати­зации процессов разработки, тестирования, отладки[56] программ. Широко известны языки программирования Basic, Fortran, С, Pascal,...

Прикладное ПО предназначено для решения задач обработки данных в конкретной прикладной области деятельности человека. Именно этот класс программных средств обеспечивает реализацию вычислительных процессов, представляющих интерес для пользователя. Прикладное ПО является наиболее широким классом из всей совокупности программных средств. Системное и инструментальное ПО выполняют лишь обеспечивающие функции разработки программ и функционирования компьютера как устройства автоматизированной обработки данных.