Программное обеспечение компьютеров

Что такое программное обеспечение?

Под программным обеспечением (т.н. software) понимается совокупность программ, предназначенных для вычислительной системы.

К программному обеспечению (ПО) относят также процесс проектирования и разработки ПО, а именно:

· технология проектирования программ (т.н. 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 сред, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и т.п.

Программное обеспечение является неотъемлемой частью компьютерной системы и органическим продолжением технических средств.

Сам компьютер не обладает знаниями. Все знания находятся в компьютерных программах и хранящихся в них данных.

Классификация программного обеспечения.

В первом приближении, грубо все программы, работающие на компьютере, можно условно разделить на три ОСНОВНЫЕ категории:

1. системные программы, выполняющие различные инструментальные функции, например:

o управление ресурсами компьютера;

o создание копий используемой информации;

o проверка работоспособности устройств компьютера;

o выдача справочной информации о компьютере и др.;

2. инструментальные программные системы, предназначенные для создания новых программ для компьютера.

3. прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям конкретных задач.

На сегодняшний день сложились следующие группы программного обеспечения:

· операционные системы и оболочки;

· системы программирования (трансляторы, библиотеки подпрограмм,

отладчики и другие средства);

· инструментальные системы;

· интегрированные пакеты программ;

· динамические электронные таблицы;

· системы машинной графики;

· системы управления базами данных (СУБД);

· прикладное программное обеспечение.

Системные программы

Системные программы выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера — центральным процессором, памятью, вводом-выводом данных.

Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять любые прикладные программы.

Cреди множества системных программ особое место занимают ОС - операционные системы, которые обеспечивают управление ресурсами компьютера с целью их эффективного использования. Например, операционная система WINDOWS.

Важными классами системных программ являются программы вспомогательного назначения — утилиты. Они либо расширяют и дополняют возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи.

К программам – утилитам относятся:

· программы контроля, тестирования и диагностики компьютера, 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 происходит подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;

· программы-упаковщики (или 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 их уничтожение;

Компьютерный вирус — это написанная злонамеренно небольшая программа, которая выполняет какие-либо вредные действия — портит файлы на диске, "засоряет" оперативную память и т.д.

· программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;

· программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;

· коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами;

· программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;

· программы для записи на CD-ROM, CD-R и многие другие.

Часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует независимо от нее.

Операционная система.

Операционная система — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организовать взаимодействие (интерфейс) пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, программами и пользователем.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на жестком диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:

· осуществление диалога с пользователем посредством монитора;

· ввод-вывод и управление данными;

· планирование и организация процесса обработки программ;

· распределение ресурсов (оперативной и кэш- памяти, процессора, внешних устройств);

· запуск программ на выполнение;

· всевозможные вспомогательные операции обслуживания компьютера;

· передача информации между внутренними устройствами компьютера;

· программная поддержка работы периферийных устройств (т.е. дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

Операционная система является как бы программным продолжением УУ - устройства управления компьютера, которая организует управление аппаратурой.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

1. однопользовательские и однозадачные О С, которые могут работать только с одной задачей;

2. однопользовательские однозадачные ОС с фоновой печатью, которые позволяют помимо выполнения одной основной задачи запускать одну дополнительную задачу - вывод на печать в фоновом режиме.

3. однопользовательские многозадачные ОС, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач.

4. многопользовательские многозадачные ОС, позволяющие на одном компьютере запускать одновременно несколько задач нескольким пользователям.

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 операционной системы.

Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

· обращаться к каталогу файлов;

· выполнять разметку внешних носителей;

· запускать программы;

·... и т. п..

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 т.н. базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера (ПЗУ).

К современным операционным системам относится ОС серии Windows.

Прикладные программы.

Прикладная программа — это программа, используемая для решения конкретной задачи в какой-либо области.

Например, прикладной будет бухгалтерская программа подготовки платежных ведомостей какой-либо фирмы.

Прикладные программы могут носить и общий характер, например, обеспечивать составление и печатание документов и т.п. Этим они отличаются от операционной системы или инструментальных средств ПО пользователя.

Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов программ.

К прикладным программам относится бухгалтерская программа “1С”.

Файловая система ОС.

Файл — это область данных, служащая для постоянного хранения информации: программ, данных для их работы, текстов, закодированных изображений, звуков и др. Файловая система — это структура организации хранения файлов на каком-либо носителе.

Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях — магнитных дисках или CD-ROM.

Каждый файл занимает несколько блоков дисковой памяти. Обычная длина блока — 512 байт.

Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы, называемый драйвером файловой системы. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге, содержащем оглавления файлов.

Каталог (называется также директорией или папкой) доступен пользователю через командный язык операционной системы или иными средствами.

Его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.

Каталог может иметь собственное имя и храниться в другом каталоге наряду с обычными файлами: так образуются иерархические файловые структуры. Каталог не имеющий собственного имени является корневым каталогом.

Что происходит, когда пользователь подает операционной системе команду " открыть файл... ", в которой указано имя файла и имя каталога, в котором размещён этот файл? Для выполнения этой команды драйвер файловой системы обращается к своему справочнику, выясняет, какие блоки диска соответствуют указанному файлу, а затем передает запрос на считывание этих блоков драйверу диска. При выполнении команды " сохранить файл " драйвер файловой системы ищет на диске незанятые блоки, отмечает их, как распределённые для вновь созданного файла, и передаёт драйверу диска запрос на запись в эти блоки данных пользователя.

 

Драйвер файловой системы обеспечивает доступ к информации, записанной на магнитный диск, по имени файла и распределяет пространство на магнитном диске между файлами.

 

Для выполнения этих функций драйвер файловой системы хранит на диске не только информацию пользователя, но и свою собственную служебную информацию. В служебных областях диска хранится список всех файлов и каталогов, а также различные дополнительные справочные таблицы (FAT-таблицы), служащие для повышения скорости работы драйвера файловой системы.

К файловой системе имеет доступ также и любая прикладная программа, для чего во всех языках программирования имеются специальные процедуры.

Понятие файла может быть обращено на любой источник или потребитель информации в машине, например, в качестве файла для программы могут выступать принтер, дисплей, клавиатура и др. устройства.

Структура файловой системы и структура хранения данных на внешних магнитных носителях определяет удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам и т.д.