 |
Классификация программного обеспечения
|
|
|
|
Программное обеспечение современного компьютера очень разнообразно в соответствии с многообразием задач, решаемых пользователями с его помощью, и множеством операций, выполняемых устройствами компьютера. Все программные модули взаимосвязаны через управляющие (системные) программы. Часть модулей работает во взаимодействии с пользователем, часть – автоматически. Каждая из программ выполняет свою функцию, а все вместе они обеспечивают автоматизированное выполнение информационных процессов при решении задач пользователей. Таким образом, программное обеспечение компьютера – это автоматизированная информационная система, достаточно большая и сложная.
Современные программы состоят, как правило, из большого числа модулей, а потому вместо термина "программа" чаще используются термины "программное средство" и "пакеты программ".
Можно выделить следующие виды программных средств: прежде всего, это программы, необходимые для управления работой самого компьютера как сложной системы. Пользователь, как правило, может даже не знать, что это за программы, сколько их, что они делают. Но большинство команд пользователя выполняется именно с их помощью. В совокупности они называются системным ПО. К нему традиционно относят [5]:
- программы начальной загрузки компьютера. Они хранятся в ПЗУ (постоянном запоминающем устройстве) и обеспечивают проверку работоспособности основных устройств компьютера после его включения и передачу управления операционной системе. Часто называются базовым ПО;
- операционные системы (ОС), необходимые для управления согласованной работой всех устройств и программ компьютера, выполнения команд пользователя;
|
|
|
- файловая система;
- операционные оболочки, предназначенные для обеспечения удобного для пользователя способа работы с файлами и запуска прикладных программ;
- драйверы устройств, обеспечивающие программную поддержку работы конкретных устройств (в последнее время входят в состав операционной системы).
Другой класс программного обеспечения – прикладное ПО. Оно предназначено для решения пользователем задач из самых различных предметных областей – математики, лингвистики, делопроизводства, управления и т.д. Существуют самые разные классификации прикладного ПО. В прикладном ПО можно выделить следующие группы программных средств (ПС):
- ПС для обработки текстов – текстовые редакторы, текстовые процессоры, редакционно-издательские системы, программы-переводчики, программы проверки орфографии и синтаксиса, лингвокорректоры и т.п.;
- ПС для обработки числовой информации – электронные таблицы, пакеты математических программ, пакеты для статистической обработки данных и др.;
- ПС для обработки графической информации – графические редакторы, аниматоры, программы деловой и презентационной графики, средства работы с трехмерными и видеоизображениями и др.;
- ПС для обработки звуковой информации – музыкальные и звуковые редакторы, синтезаторы звука, программы распознавания и синтеза речи и пр.;
- ПС, обеспечивающие работу в телекоммуникационных сетях – почтовые программы, поисковые системы, броузеры и пр.;
- ПС, обеспечивающие автоматизированное хранение информации – системы управления базами данных (СУБД), построенные с их помощью базы и банки данных (БД и БнД), специализированные информационно-поисковые системы (ИПС) и др.;
- ПС, используемые в процессах управления и диагностики – различные типы автоматизированных систем управления (АСУ) и систем автоматизированного управления (САУ), системы поддержки принятия решений (СППР), экспертные системы (ЭС) и пр.;
|
|
|
- ПС, применяемые для проведения исследовательских и проектно-конструкторских работ – специализированные моделирующие программы, системы автоматизированного проектирования (САПР) и пр.;
- ПС, используемые в обучении – электронные учебники, тренажеры, тесты и пр.;
- игровые программы;
- программы, созданные пользователем с помощью сред программирования.
Еще один класс программного обеспечения – специальное ПО. Основное его отличие от системного ПО в том, что пользователь сам решает, будет ли он использовать эти ПС или нет, а отличие от прикладного ПО состоит в том, что специальные ПС используются не для решения задач из других предметных областей, а для задач, связанных с использованием непосредственно компьютера.
Например, когда пользователь активно работает за компьютером, то ему часто приходится сохранять на винчестере нужные файлы и удалять те, которые больше не потребуются. При удалении файла место, которое он занимал, освобождается. На это место в дальнейшем может быть записан другой файл, но его размер может быть меньше. В результате многократного удаления/записи файлов на диске появляется много небольших "пустых" мест. Их размер не позволяет записать на них новые файлы целиком, и если свободного места на диске немного, то файлы большого размера разбиваются на отдельные фрагменты и записываются по частям. В этом случае говорят, что информация записана фрагментарно (не непрерывно). Обращение к таким файлам требует гораздо большего времени и, чтобы избежать этого, пользователь может провести дефрагментацию диска, т.е. выполнить программу, которая перепишет, если это возможно, файлы один за другим, собрав тем самым все свободные участки в одну область.
В специальном ПО можно выделить инструментальное ПО и сервисное ПО.
Инструментальное ПО – это всевозможные среды программирования, с помощью которых создается все многообразие программных средств.
К сервисному ПО относятся:
- антивирусные программы;
- программы-архиваторы;
- утилиты, расширяющие возможности ОС по управлению аппаратными и программными средствами (восстановление ошибочно удаленных файлов, дефрагментация диска, попытка восстановления "испорченных" секторов диска, очистка системных регистров и т.п.)
|
|
|
Программное обеспечение компьютера постоянно совершенствуется. Появляются новые программы, позволяющие расширить круг решаемых задач. Существующие программы модифицируются: устраняются замеченные ошибки, добавляются новые функции, пользовательский интерфейс (способ взаимодействия пользователя с программой) делается более удобным. Для сложных программ составляются инструкции, пишутся обучающие версии, демонстрирующие приемы и правила работы и т.д.
Все эти процессы называют сопровождением программ.
Одной из важных подсистем программного обеспечения является файловая система. В виде файлов хранятся и сами программы, и данные к ним, и результаты их работы.
Файл – это поименованная целостная совокупность записей на внешнем носителе [1]. Иными словами, файл – это совокупность записей, логически взаимосвязанных между собой, хранящихся на внешнем носителе под определенным именем.
То, что файл – целостная совокупность записей, означает, что, например, нельзя скопировать или удалить только половинку файла. В определении подчеркивается, что файлы хранятся лишь на внешних носителях. Это, в частности означает, что по отношению к оперативной памяти нельзя сказать, что информация в ней хранится в виде файлов.
То есть файловая система – это способ хранения информации на внешних носителях.
Имя файла состоит из двух частей – собственно имени и расширения, определяющего чаще всего тип записей, составляющих содержимое файла.
Кроме имени файла атрибутами файла являются тип его содержимого, дата и время создания, фамилия создателя, размер, условия предоставления разрешений на его использование, метод доступа, полный путь к файлу.
Файлы объединяются в каталоги, каждый из которых тоже имеет свое имя. Не может быть в одном каталоге двух файлов с одинаковым именем.
Последовательное перечисление имен всех подкаталогов, в которых размещен файл, называется полный путь к файлу.
|
|
|
Операционные системы
Частью программного обеспечения, наиболее тесно взаимодействующей с аппаратной частью компьютера, является системное программное обеспечение и, прежде всего операционная система.
Операционная система играет роль посредника между пользователем, программами и оборудованием компьютера. Она обеспечивает возможность запуска программ, поддерживает работоспособность устройств, предоставляет средства проверки и настройки различных компонентов. Чем гибче и многофункциональнее операционная система, тем больше возможностей она предоставляет, тем удобнее работать с компьютером.
Операционная система (ОС) – это комплекс (набор) программ, который обеспечивает взаимодействие всех устройств ЭВМ и позволяет пользователю осуществлять общее управление ЭВМ [2].
Главное назначение ОС – управление ресурсами, а главные ресурсы, которыми она управляет, – это аппаратура компьютера. ОС управляет вычислительным процессом и информационным обменом между процессором, памятью, внешними устройствами. Поскольку все устройства компьютера работают одновременно, ОС обеспечивает разделение ресурсов, предотвращая тем самым опасность возникновения конфликтных ситуаций между компонентами вычислительной системы, способных привести к сбою в работе, потере или искажении информации.
ОС реализует много различных функций, в том числе:
- создает рабочую среду и поддерживает пользовательский интерфейс;
- обеспечивает выполнение команд пользователя и программных инструкций;
- управляет аппаратными средствами компьютера;
- обеспечивает разделение аппаратных ресурсов между программами;
- планирует доступ пользователей к общим ресурсам;
- обеспечивает выполнение операций ввода– вывода, хранения информации и управление файловой системой;
- осуществляет восстановление информации в случае аппаратных сбоев и программных ошибок.
Развитие операционных систем всегда следовало за развитием аппаратуры.
Операционная система - это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого - организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ [5].
Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны.
Операционную систему составляют:
- управляющая программы;
- набор утилит, необходимых для эксплуатации операционной системы.
Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера - на 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;
- 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, принтера и др.).
Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.
Требования к современным операционным системам:
- совместимость – ОС должна включать средства для выполнения приложений, подготовленных для других ОС;
- переносимость – обеспечение возможности переноса ОС с одной аппаратной платформы на другую;
- надежность и отказоустойчивость – предполагает защиту ОС от внутренних и внешних ошибок, сбоев отказов;
- безопасность – ОС должна содержать средства защиты ресурсов одних пользователей от других;
- расширяемость – ОС должна обеспечивать удобство внесения последующих изменений и дополнений;
- производительность – система должна обладать достаточным быстродействием.
Классификация ОС
По числу одновременно выполняемых задач выделяют ОС:
- однозадачные (MS DOS, ранние версии PS DOS);
- многозадачные (OS/2, UNIX, Windows)
Многозадачность бывает:
- невытесняющая (Net Ware, Windows 95/98), когда активный процесс по окончании сам передает управление ОС для выбора из очереди другого процесса;
- вытесняющая (Windows NT, OS/2, UNIX) - решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимает ОС.
По числу одновременно работающих пользователей ОС делят:
- однопользовательские (MS DOS, Windows 3х, ранние версии OS/2)
- многопользовательские (UNIX, Windows 2000, NT, XP, Vista). В многопользовательских системах присутствуют средства защиты информации пользователей от несанкционированного доступа.
В настоящий момент около 90% компьютеров используют ОС Windows.
Различают четыре основных класса операционных систем:
1. однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;
2. однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать;
3. однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на "свою" задачу;
4. многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.
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;
- другие действия.
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 ЗУ компьютера.
Краткая характеристика некоторых операционных систем
ОС Linux – сетевая ОС, ядро которой разработано на базе ОС Unix. Linux распространяется в исходных кодах и применяется для создания серверов в вычислительных сетях и в Интернете.
ОС Unix – многопользовательская, многозадачная ОС, включает достаточно мощные средства защиты программ и файлов различных пользователей. ОС Unix является машинонезависимой, что обеспечивает высокую мобильность ОС и легкую переносимость прикладных программ на компьютеры различной архитектуры. Важной особенностью и обширным набор сервисных программ, которые позволяют создать благоприятную операционную обстановку для пользователей – программистов (т.е. система особенно эффективна для специалистов – прикладных программистов).
Независимо от версии общими для Unix чертами являются:
- многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа;
- реализация многозадачной обработки в режиме разделения времени;
- переносимость системы путем написания основной части на языке СИ.
Недостаток Unix – большая ресурсоемкость, и для небольших однопользовательских систем на базе персональных компьютеров она чаще всего является избыточной.
В целом ОС семейства Unix ориентированы прежде всего на большие локальные (корпоративные) и глобальные сети, объединяющие работу тысяч пользователей. Большое распространение Unix и ее версия Linux получили в сети Интернет, где важнейшее значение имеет машинонезависимость ОС.
ОС MS DOS – широко использовалась для ПК, построенных на базе процессоров Intel 8088 – 80486.
В настоящее время MS DOS для управления ПК практически не применяется. Однако ее не следует считать полностью исчерпавшей свои возможности и потерявшей актуальность. Низкие требования к аппаратным ресурсам оставляют DOS перспективной для практического использования.
Так в 1997 году компания Caldera начала работы по адаптации DR DOS (аналог MS DOS) к рынку встроенных ОС мелких высокоточных устройств, присоединяемых к Интернету и Интернет-сетям. К этим устройствам относятся кассовые аппараты, факсы, электронные записные книжки и др.
ОС OS/2 (Operation system/2) является однопользовательской многозадачной ОС предназначенной для работы с МП 80386 и выше (ПК IBM PS и PS/2) OS/2 может одновременно выполнять до 16 программ (каждая из них в своем сегменте памяти), но среди них только одну, подготовленную для MS DOS.
Важнейшими особенностями OS/2 являются:
- наличие многооконного интерфейса пользователя;
- программных интерфейсов для работы с системой баз данных;
- эффективных программных интерфейсов для работы в локальных вычислительных сетях.
К недостаткам OS/2 относится в первую очередь сравнительно небольшой объем программных приложений, наработанных к настоящему времени.
ОС Windows – это семейство ОС, включающих: Windows 3.1; Windows for Workgroups 3.11; Windows 95, Windows 98, Windows 2000, Windows XP, Windows 2003,Windows Vista.
Windows 95 характеризуется простотой инсталляции невысокими уровнями защиты данных и устойчивости к сбоям приложений; представляет собой универсальную высокопроизводительную многозадачную и многопотоковую 32-разрядную ОС нового поколения с графическим интерфейсом и расширенными сетевыми возможностями. Эта операционная система обеспечивает работу пользователя в сети, предоставляя встроенные средства поддержки для обмена файлами и меры по их защите, возможность совместного использования принтеров, факсов и других общих ресурсов.
Применяемый в Windows 95 защищённый режим не позволяет прикладной программе в случае сбоя нарушить работоспособность системы, надежно предохраняет приложения от случайного вмешательства одного процесса в другой, обеспечивает определённую устойчивость к вирусам.
Пользовательский интерфейс Windows 95 прост и удобен. В отличие от оболочки Windows 3 эта операционная система не нуждается в установке на компьютере операционной системы DOS. Она предназначена для установки на настольных ПК и компьютерах блокнотного типа с процессором 486 или Pentium. Рекомендуемый размер оперативной памяти 8-16 Мбайт.
Windows 98 является развитием Windows 95. Эта версия тесно интегрирована с Web-броузерами Internet Explorer и содержит большое количество драйверов к старым и новым устройствам. Пользователи отмечают упрощенный процесс инсталляции ОС, пониженные по сравнению с Windows NT требования к мощности процессора, объему памяти и дисковому пространству.
Windows NT 5.0 (NT - англ. New Technology) или Windows 2000 – полностью 32-разрядная ОС с приоритетной многозадачностью, улучшенной реализацией работы с памятью и изначально проектировалась со средствами обеспечения надежности, защиты и управления.
Windows NT - операционная система, а не просто графическая оболочка; использует все возможности новейших моделей персональных компьютеров, работает без DOS. Windows NT очень удобна для пользователей, работающих в рамках локальной сети, для коллективных пользователей, особенно для групп, работающих над большими проектами и обменивающихся данными.
Семейство Windows 2000 – операционная система для делового использования на самых разнообразных компьютерах – от портативных до серверов. Windows 2000 выпускается в 4–х вариантах:
- Windows 2000 Professional;
- Windows 2000 Server;
- Windows 2000 Advanced Server;
- Windows 2000 Data Center Server.
Эти версии отличаются количеством входящих в поставку служб и программ, степенью поддержки аппаратного обеспечения. Эта ОС является одной из лучших для ведения коммерческой деятельности в Интернете; объединяет присущую Windows 98 простоту использования с присущими Windows NT надежностью, экономичностью и безопасностью.
Windows ХР является продолжением развития ОС Windows 2000. Данная ОС в основном ориентирована на клиентские ПК. Ее основными отличиями являются более высокий уровень надежности, более простая система управления, улучшенный графический интерфейс пользователя.
Windows 2003 – серверная ОС, являющаяся развитием Windows 2000 и обладающая как теми же характеристиками что и Windows XP, так и специфическими особенностями, характерными для ОС, предназначенных для управления локальными и мобильными вычислительными сетями.
Дальнейшим развитием ОС семейства Windows является операционная система Windows Vista.
|
|
|
