Классификация программных продуктов

Программные продукты можно классифицировать по различным признакам. Рассмотрим классификацию, в которой основополагающим признаком является сфера (область) исполь­зования программных продуктов.

Для поддержки информационной технологии в этих областях выделим соответственно три класса программных продуктов, представленных на рис. 1:

1. системное программное обеспечение;

2. инструментарий технологии программирования;

3. пакеты прикладных программ.

Рис. 1. Классы программных продуктов (по сфере использования)

 

1. Системное программное обеспечение направлено:

- на создание операционной среды функционирования других программ;

- на обеспечение надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислитель­ной сети;

- на проведение диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислитель­ных сетей;

- на выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивиро­вание, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

Данный класс программных продуктов тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Такие программные продукты в основном ориентированы на квалифи­цированных пользователей — профессионалов в компьютерной области: системного про­граммиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора. Однако знание базовой технологии работы с этим классом программных продуктов требуется и конечным пользователям персонального компьютера, которые самостоятельно не только работают со своими программами, но и выполняют обслуживание компьютера, программ и данных.

Системное программное обеспечение (System Software) — совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ.

В базовое программное обеспечение входят:

1. операционная система;

2. операционные оболочки (текстовые и графические);

3. драйверы устройств.

Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ. Рассмотрим наиболее распространенные типы операционных систем.

Большое значение сегодня имеет применение 32-разрядных и 64-разрядных операционных систем для персональных компьютеров:

§ OS/2 во всех модификациях (IBM);

§ Windows NT во всех модификациях (Microsoft);

§ Windows 9.х во всех модификациях (Microsoft);

§ Unix во всех модификациях(Novell);

§ Next Step 3.2 (Next);

§ SCO Open Desktop 3.0 (Santa Cruz Operation);

§ Solaris 2.1 (SunSoft) — x86.

Операционные оболочки — специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные обо­лочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя.

Наиболее популярны следующие виды текстовых оболочек операционной системы MS DOS:

§ Norton Commander во всех модификациях— фирма Symantec;

§ XTree Gold 4.0;

§ Norton Navigator и др.;

§ Windows 3.1(Windows 3.11 for WorkGroup)

Ранее во всем мире имели огромную популярность такие графические оболочки MS DOS, как Windows 3.1, Windows 3.11 for WorkGroup, которые позволяют изменить среду взаимодействия пользователя с компьютером, расширяют набор основных (диспетчер файлов, графический редактор, текстовый редактор, картотека и т.п.) и сервисных функций, обеспечивающих пользователю интегрированную информационную технологию вплоть до создания одноранговых локальных сетей.

Расширением базового программного обеспечения компьютера является набор сервис­ных, дополнительно устанавливаемых программ, которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом:

§ программы диагностики работоспособности компьютера;

§ антивирусные программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и вос­становление зараженных файлов;

§ программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль сохранности файловой системы на логическом и физичес­ком уровнях, сжатие дисков, создание страховых копий дисков, резервирование дан­ных на внешних носителях и др.;

§ программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия информа­ции в файлах с целью уменьшения объема памяти для ее хранения;

§ программы обслуживания сети.

Эти программы часто называются утилитами.

Утилиты — программы, служащие для выполнения вспомогательных опе­раций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использо­вания дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т.п.).

Наибольшее распространение сегодня имеют комплекты утилит:

§ Norton Utilities — фирма Symantec;

§ Антивирус Касперского (AntiViral Toolkit Pro) – фирма Лаборатория Касперского;

§ Norton Antivirus for Windows — автоматическое создание резервных копий данных boot-секторов и критических файлов и др.;

Следует помнить, что системное программное обеспечение является платформой для установки инструментария технологии программирования и прикладного программного обеспечения.

 

2. Инструментарий технологии программирования обеспечивает процесс разработки программ и включает специализированные программные продукты, ко­торые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования (кодирования), отладки и тестирования создаваемых программ. Пользовате­лями технологии программирования являются системные и прикладные программисты.

Инструментарий технологии программирования — совокупность про­грамм и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработ­ки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов.

В настоящее время бурно развивается направление, связанное с технологией создания программных продуктов. Это обусловлено переходом на промышленную технологию производства программ, стремлением к сокращению сроков, трудовых и материальных затрат на производство и эксплуатацию программ, обеспечению гарантированного уровня их качества.

Локальные средства разработки программ. Эти средства на рынке программных продук­тов наиболее представительны и включают языки и системы программирования, а также инструментальную среду пользователя.

Язык программирования — формализованный язык для описания алго­ритма решения задачи на компьютере.

Программа, подготовленная на языке программирования, проходит этап трансляции: происходит преобразование исходного кода программы (source code) в объект-код (object code), который далее пригоден к обработке редактором связей. Редактор связей — специальная программа, обеспечивающая построение загрузочного модуля (load module), пригодного к выполнению аппаратным модулем.

 

3. Пакеты прикладных программ (ППП) служат программным инструмента­рием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом про­граммных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации в различных предметных областях.

Пакет прикладных программ (application program package) — комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса кон­кретной предметной области.

Данный класс программных средств наиболее представителен, что обусловлено, прежде всего, широким применением средств компьютерной техники во всех сферах деятельности человека. Примерная классификация и типовые представители прикладного программ­ного обеспечения представлены на рис. 2.

Рис. 2. Классификация пакетов прикладных программ

1. Проблемно-ориентированные ППП

Для некоторых предметных областей возможна типизация функций управления, структуры данных и алгоритмов обработки. Это вызвало разработку значительного числа ППП одинакового функционального назначения и, таким образом, создало рынок про­граммных продуктов:

§ ППП автоматизированного бухгалтерского учета;

§ ППП финансовой деятельности;

§ ППП управления персоналом (кадровый учет);

§ ППП управления материальными запасами;

§ ППП управления производством;

§ банковские информационные системы и т.п.

Данный класс программных продуктов весьма динамичен как по составу реализуемых ими функций, так и по используемому для их создания инструментарию разработчика.

2. Методо-ориентированные ППП

Данный класс включает программные продукты, обеспечивающие независимо от предмет­ной области и функций информационных систем математические, статистические и другие методы решения задач.

Наиболее распространены методы математического программирования, решения диф­ференциальных уравнений, имитационного моделирования, исследования операций.

Методы статистической обработки и анализа данных (описательная статистика, рег­рессионный анализ, прогнозирование значений технико-экономических показателей и т.п.) имеют всевозрастающее применение. Так, современные табличные процессоры, значитель­но расширили набор встроенных функций, реализующих статистическую обработку, пред­лагают информационные технологии статистического анализа. Вместе с тем необходимость в использовании специализированных программных средств статистической обработки, обеспечивающих высокую точность и многообразие статистических методов, также растет.

3. ППП автоматизированного проектирования.

Программы этого класса предназначены для поддержания работы конструкторов и техноло­гов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм, графическим моделированием и конструированием, созданием библиотеки стандартных элементов (темплетов) чертежей и их многократным использованием, созданием демонстрационных иллюстраций и мульт­фильмов.

Отличительной особенностью этого класса программных продуктов являются высокие требования к технической части системы обработки данных, наличие библиотек встроен­ных функций, объектов, интерфейсов с графическими системами и базами данных.

4. ППП общего назначения

Данный класс содержит широкий перечень программных продуктов, поддерживающих пре­имущественно информационные технологии конечных пользователей. Кроме конечных пользователей этими программными продуктами за счет встроенных средств технологии программирования могут пользоваться и программисты для создания усложненных про­грамм обработки данных.

Представители данного класса программных продуктов:

1. Настольные системы управления базами данных (СУБД), обес­печивающие организацию и хранение локальных баз данных на автономно работающих компьютерах либо централизованное хранение баз данных на файл-сервере и сетевой до­ступ к ним.

В современных СУБД (например, в СУБД Microsoft Access) содержатся элементы CASE-технологии процесса проектирования

2. Серверы баз данных — успешно развивающийся вид программного обеспе­чения, предназначенный для создания и использования при работе в сети интегрированных баз данных в архитектуре клиент-сервер.

Многопользовательские СУБД (типа Paradox, Access, FoxPro и др.) в сетевом варианте обработки данных хранят информацию на файл-сервере — специально выделенном ком­пьютере в централизованном виде, но сама обработка данных ведется на рабочих станциях. Серверы баз данных, напротив, всю обработку (хранение, поиск, извлечение и передачу данных клиенту) данных выполняют самостоятельно, одновременно обеспечивая данными большое число пользователей сети.

Общим для различных видов серверов баз данных является использование реляцион­ного языка SQL (Structured Query Language) для реализации запросов к данным.

3. Генераторы (серверы) отчетов — самостоятельное направление разви­тия программных средств, обеспечивающих реализацию запросов и формирование отчетов в печатном или экранном виде в условиях сети с архитектурой клиент-сервер.

Сервер отчетов подключается к серверу баз данных, используя все уровни передач и драйверы сервера баз данных. Серверы отчетов включают:

- программы планирования — учет времени для формирования отчетов по требованию пользователей, составление расписания выдачи и распространения отчетов по сети;

- программы управления очередью запросов на формирование отчетов;

- программы ведения словаря пользователей для разграничения доступа к сформирован­ным отчетам;

- программы ведения архива отчетов и др.

Подготовленные отчеты рассылаются клиентам по электронной почте или с помощью другого транспортного агента. Серверы отчетов обычно поддерживают разнородные плат­формы, тем самым они эффективно работают в неоднородных вычислительных сетях.

4. Текстовые процессоры — программы для создания, редактирования и автоматического форматирования документов, а также вставка рисованных объектов и графики, составление оглавлений и указателей, проверка орфографии, подготовка шаблонов документов.

Развитием данного направления программных продуктов являются издательские системы.

5.Табличный процессор — удобная среда для вычислений силами конечного пользователя; средства деловой графики, специализированная обработка (встроенные функ­ции, работа с базами данных, статистическая обработка данных и др.).

6. Средства презентационной графики — специализированные про­граммы, предназначенные для создания изображений и их показа на экране, подготовки слайд-фильмов, мультфильмов, видеофильмов, их редактирования, определения порядка следования изображений.

Презентация может включать показ диаграмм и графиков, все программы презентаци­онной графики условно делятся на программы для подготовки слайд-шоу, программы для подготовки мультимедиа-презентации.

Для работы этих программ необходимы также наличие специализированного оборудо­вания — LCD (Liquid Crystal Desktop) — жидкокристаллической проекционной панели, которая просвечивается проектором для вывода изображения на экран, видеотехника.

7. Интегрированные пакеты —набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные тех­нологии, реализованные на общей вычислительной и операционной платформе.

Наиболее распространены интегрированные пакеты, компонентами которых явля­ются:

§ СУБД;

§ текстовый редактор;

§ табличный процессор;

§ органайзер;

§ средства поддержки электронной почты;

§ программы создания презентаций;

§ графический редактор.

В настоящее время самым популярным интегрированным пакетом для пользователей IBM PC является Microsoft Office (различные его версии Office95, Office97/98, Office2000, Office XP), производителем которого является фирма Microsoft.

Основной состав Microsoft Office включает:

§ СУБД Access;

§ текстовый редактор Word;

§ табличный процессор Excel;

§ органайзер и средства поддержки электронной почты Outlook;

§ программы создания презентаций Power Point;

Компоненты интегрированных пакетов могут работать изолированно друг от друга, но основные достоинства интегрированных пакетов проявляются при их разумном сочетании друг с другом. Пользователи интегрированных пакетов имеют унифицированный для раз­личных компонентов интерфейс, тем самым обеспечивается относительная легкость про­цесса их освоения.

5. Графические ППП - программы создания, редактирования и просмотра графических изображений

1. Растровые редакторы являются наилучшим средством обработки плоских изображений (фото, готовых), т. к. обеспечивают точность передачи цветов и полутонов.

В качестве примеров приведем следующие растровые редакторы:

§ MS Paint – стандартная программа операционной системы Windows

§ Adobe Photoshop (фирма производитель Adobe);

§ Corel Photo Paint

2. Векторные редакторы являются наилучшим средством создания плоского изображения

В настоящее время популярны такие векторные редакторы, как:

§ Corel Draw (фирма Corel);

§ Adobe Illustrator (фирма Adobe)

3. Программы просмотра и каталогизации изображений позволяют просматривать графические файлы, создавать альбомы, выполнять файловые операции

Среди большого множества программ каталогизации выделим:

§ ACDSee – выполняет все перечисленные функции;

§ Imaging - стандартная программа операционной системы Windows, которая дает возможность просматривать изображение и вносить небольшие коррективы

5. Коммуникационные ППП — предназначены для организации взаимодействия пользователя с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети.

В условиях глобальной информационной сети Internet существует класс программного обеспечения:

§ броузеры (Internet Explorer, Opera, Netscape, Mozila FireFox);

Просмотр Интернет-страниц

§ средства создания Web-страниц (MS Front Page, Home Cite, Macromedia Dream);

§ FTP-клиенты (Ute FTP);

Организация передачи файлов в сети Интернет

§ менеджеры закачек (Reget, FlashGet, Get righte);

Закачка файлов, докачка после разрыва связи, поиск файлов в сети

§ интернет-пейджеры (Mirablis ICQ, Miranda);

Обмен сообщениями в реальном времени по принципу чата,поиск людей

§ электронная почта (The Bat!, Microsoft Outlook)

Программа электронной почты (почтовый клиент) должна обеспечивать возможность управления почтой на сервере, шифрование передаваемой информации, факсимиле подписи, проверку орфографии на любом из языков, управление сообщениями по электронной почте (оповещение о новой почте, организация почтовых ящиков, поиск, цитирование корреспонденции и т.д.).

6. Офисные ППП

Данный класс программных продуктов охватывает программы, обеспечивающие организа­ционное управление деятельностью офиса:

1) Органайзеры (планировщики) — программное обеспечение для планиро­вания рабочего времени, составления протоколов встреч, расписаний, ведения записной и телефонной книжки.

В состав программ органайзеров входят: калькулятор, записная книжка, часы, календарь и т.п. Наиболее часто подобное программное обеспечение разрабатывается для ноутбуков, персональных компьютеров блокнотного типа.

2) Программы-переводчики, средства проверки орфографии и

распознавания текста включают:

§ программы-переводчики, предназначенные для создания подстрочника исходного текста на указанном языке;

ППП Promt реализует весь цикл "от листа до листа" — с помощью ска­нера осуществляется считывание текстового изображения, находящегося на печатном листе; выполняет перевод на указан­ный язык; корректор орфографии и резидентный словарь осуществляют проверку и правку. Результат перевода представляется в формате текс­тового редактора Word for Windows и др.

§ словари орфографии, используемые при проверке текстов;

§ словари синонимов, используемые для стилевой правки текстов;

§ программы для распознавания считанной сканерами информации и преобразования в текстовое представление.

OCR FineReader осуществляет распознавание оптических образов (в том числе штрих-кодов) и запись считан­ной информации в текстовом виде; OCR CuneiForm — обеспечивает распознавание смешанных текстов, иллюстраций и таблиц.

3) Коммуникационные ППП — предназначены для организации взаимодействия пользователя с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети.(см. п. 5)

7. Настольные издательские системы

Данный класс программ включает программы, обеспечивающие информационную техноло­гию компьютерной издательской деятельности:

§ форматирование и редактирование текстов;

§ автоматическую разбивку текста на страницы;

§ создание заголовков;

§ компьютерную верстку печатной страницы;

§ монтирование графики;

§ подготовку иллюстраций и т.п.

ППП Adobe Page Maker обеспечивает подготовку многостраничных цветных пуб­ликаций, гибкий дизайн страниц. Формат печатной страни­цы — А2, допустим максимальный размер публикации более 1060 мм.

8. Программные средства мультимедиа

Этот класс сформировался в связи с изменением среды обработки данных, расширением состава периферийного оборудования, подключаемого к персональному компьютеру, появлением лазерных дисков высокой плот­ности записи с хорошими техническими параметрами по доступным ценам, разви­тием сетевой технологии обработки, появлением региональных и глобальных информаци­онных сетей, располагающих мощными информационными ресурсами. С развитием ВТ в середине 80-х годов появилась возможность создавать, хранить, воспроизводить комплексные документы (содержащие мультимедийные данные типа аудио, видео, текстовые, графические). Такие документы стали называть мультимедийными документами, программы для их создания и воспроизведения - мультимедийными программами, необходимое для этого оборудование - мультимедийным оборудованием

Мультимедийное ПО – программный пакет, записанный, обычно, на CD или DVD- диске или на жестком диске, в состав которого входят мультимедийные данные и программы для их воспроизведения.

К данному типу программного обеспечения относятся:

§ проигрыватели (Windows Media, Winamp и др.);

§ звуковые редакторы (Cool Edit и др.);

§ презентационные программы;

§ программы видео обработки;

§ компьютерные игры;

§ Flash

§ программы управления голосом

§ программы распознавания речи

§ электронные энциклопедии и др.

А также графические операционные системы являются мультимедийными.

Программные продукты мультимедиа занимают лидирующее положение на рынке в сфере библиотечного информационного обслуживания, процессе обучения, организации до­суга. Базы данных компьютерных изображений, произведений искусства, библиотеки звуко­вых записей и будут составлять основу для прикладных обучающих систем, компьютерных игр, библиотечных каталогов и фондов.

9. Системы искусственного интеллекта

Данный класс программных продуктов реализует отдельные функции интеллекта человека. Основными компонентами систем искусственного интеллекта являются база знаний, интел­лектуальный интерфейс с пользователем и программы анализа суждений, формирования логических выводов. Их разработка идет по следующим направлениям:

§ программы-оболочки для создания экспертных систем путем наполнения баз знаний и правил логического вывода;

§ готовые экспертные системы для принятия решений в рамках определенных предмет­ных областей;

§ системы управления базами знаний для поддержания семантических моделей (процедуральной, семантической сети, фреймовой, продукционной и др.);

§ системы анализа и распознавания речи и др.

Как правило, интеллектуальный интерфейс включает:

1) диалоговый процессор на естественном языке;

2) планировщик, преобразующий описание задачи в программу решения на основе ин­формации базы знаний;

3) монитор, осуществляющий управление компонентами интерфейса.

 

Контрольные вопросы

1. Можно ли назвать тождественными понятия «программное обеспечение» и «программы»? Обоснуйте свой ответ.

2. Можно ли назвать программным продуктом любую программу? Обоснуйте свой ответ.

3. Какие программы относятся к системному ПО?

4. Какие системы программирования и языки программирования вам известны?

5. Для чего предназначены проблемно-ориентированные ППП?

6. Приведите примеры и назначение ППП общего назначения, графических ППП, мультимедийного ПО.

7. Согласны ли вы с данной классификацией ПО? Предложите свою классификацию ПО.

 

Глава 1. Операционные системы

1.1. Ресурсы и процессы

1.1.1 Понятие ресурса и процесса

Понятие процесса играет ключевую роль и вводится применительно к каждой программе отдельного пользователя. Любая запущенная программа и является процессом. Следует различать понятия процесса и программы. Программа – это план действий, а процесс – это само действие. Управление процессами - важнейшая функция операционной системы (ОС).

Процесс — это совокупность системных ресурсов, задействованная для выполнения определенной задачи.

Процесс — минимальный программный объект (запущенный файл.exe), обладающий собственными системными ресурсами.

Процессы состоят из потоков и ассоциированных с ними средств хранения. Каждому процессу выделяется область памяти компьютера. Мой текстовый редактор со всеми потоками ввода с клавиатуры, корректировки правописания и хранения в памяти является одним процессом. Си­стема следит за тем, какая область памяти (адресное пространство) принадлежит каждому процессу. Поэто­му потоки одного процесса не могут манипулировать памятью другого. Вообще говоря, процесс может и не знать, что в системе помимо него работают и другие про­цессы, поскольку он не может «видеть» память соседа.

Все про­граммное обеспечение компьютера (включая и саму операционную систему) в активном режиме представляет собой набор процессов, которые, в свою очередь, являются наборами потоков. Таким образом, мы говорим о процессах и потоках. Самое главное, что нужно запомнить: процессы владеют системными ресурсами, а потоки выполняют задачи.

Когда процессу необходимо что-либо сделать, он создает поток и выделяет для него дополнительную память системы. После завершения работы процесса все его потоки уничтожаются и занимаемая им оперативная память освобождается для другой работы.