Тема 2. Программное обеспечение ЭВМ.
Структура программного обеспечения ЭВМ.
К настоящему времени разработано огромное количество программ. Эти программы предназначены как для обеспечения функционирования самой машины, так и для решения различных прикладных задач. В общем случае структуру программного обеспечения ЭВМ можно представить в виде приведенном на рис. 2.3.1.
Рис.2.3.1
Программное обеспечение (ПО) делится на два больших класса: системное ПО и прикладное ПО. Системное ПО предназначено для управления работой машины и включает в себя операционные системы (MS DOS, WINDOWS, UNIX) и операционные оболочки (FAR).
Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для решения различных прикладных задач. Сюда относится общее ППО – это программы которые используют все пользователи ЭВМ (текстовый процессор WORD, табличный процессор EXCEL, база данных Access, переводчик PROMT и т.п.).
Специализированное ППО содержит программы, которые используются в различных отраслях науки и техники. Сюда относятся:
- системы технического рисования (VISIO, PHOTOSHOP и т.п.);
- системы для математических расчетов (MATHCAD, MATLAB, MAPLE и т.п.).
- системы автоматизированного проектирования (MC5 (6, 7), ORCAD).
- программы, которые создает сам пользователь.
Промежуточное положение между ними занимают системы программирования – они предназначены для создания программ как системных, так и прикладных. В настоящее время наиболее широкое распространение получили системы программирования: Турбо Паскаль (ТР); Delphi; C++; Visual Basic (VB).
Операционные системы
Для функционирования всякой ЭВМ нужна специальная программа - операционная система (ОС). Основными функциями ОС являются:
n распределение ресурсов ЭВМ;
n запуск прикладных программ на выполнение;
n обработка запросов программ на выполнение операций ввода - вывода;
n осуществление диалога между пользователем и ЭВМ;
n проверка правильности выполнения всех действий ЭВМ.
ОС называется многозадачной, если она обеспечивает такой режим работы ЭВМ, при котором в течение некоторого отрезка времени одновременно (автоматически) выполняется несколько задач одного или нескольких пользователей.
ОС называется многопользовательской, если она обеспечивает возможность работы одного процессора с несколькими мониторами и клавиатурами так, чтобы одновременно с одной ЭВМ могли работать несколько пользователей. Примером такой ОС является ОС UNIX.
Основным средством оперативного отображения информации в ЭВМ является монитор, который может работать в текстовом или графическом режиме.
В текстовом режиме на экране можно отображать только символьные данные (буквы, цифры и ряд специальных символов) на строго определенных позициях. Обычно на экране размещается 25 строк, и каждая строка может содержать до 80 символов. Если на экране необходимо построить геометрическую фигуру, график или таблицу, то это можно сделать только с помощью соответствующего позиционирования тех или иных символов из имеющегося набора символов. Недостатки такого режима очевидны - сильно ограничены возможности отображения информации.
С появлением РС, разработкой и внедрением полупроводниковой памяти, появилась возможность организации графического режима работы монитора. В графическом режиме экран монитора разбивается на большое количество точек (640х480, 800х600, 1280х1024, 1024х768, 1600х1200, 1800х1350, 1920х1440, 2048х1536). Программно можно управлять светимостью и цветом каждой точки, что позволяет строить в любом месте экрана различные изображения. Такой режим работы монитора называется графическим режимом. Достоинства графического режима очевидны:
- можно отображать символы в любом месте экрана (а не на строго определенных позициях), причем для одного и того же символа можно использовать различные шрифты и цвета;
- можно изображать любые геометрические фигуры;
- можно использовать различные области экрана для управления работой программ, то есть появилась возможность организовать очень удобный интерактивный режим работы пользователя с конкретной прикладной программой.
К настоящему времени разработано много различных ОС. В ПК наибольшее распространение получили ОС MS DOS и WINDOWS. Данная работа ориентирована на использование ОС MS DOS. Система MS DOS обеспечивает работу ЭВМ в текстовом режиме отображения информации (конечно, можно организовать работу монитора в графическом режиме и в ОС MS DOS, но для этого понадобятся специальные программы).
Для выполнения тех или иных действий в ОС MS DOS используется командный режим взаимодействия пользователя с ЭВМ. В этом режиме в нижней части экрана имеется строка, в которой пользователь набирает команды. После нажатия клавиши ENTER ЭВМ выполняет соответствующие действия.
Вся информация в ЭВМ хранится в файлах. Файл - это поименованная область памяти на носителе информации. В качестве носителей информации обычно используются жесткие диски, дискеты и т.п. Для систематизации файлов используется два принципа: принцип упорядочивания файлов по расширению имени и принцип каталогизации.
Каждый файл имеет имя. Обычно для обозначения файлов используют составные имена вида
имя.расширение,
где имя- это последовательность букв, цифр и некоторых других символов; расширение- это последовательность, содержащая несколько символов, например, Inter.Txt, lb1_03.pas- имена файлов.
В MS DOS имена файлов могут иметь длину до восьми символов (расширение не более трех символов). В ОС WINDOWS имя может содержать до 255 символов. Строчные и прописные буквы в именах файлов не различаются. Кроме букв и цифр в именах файлов можно использовать специальные символы: подчеркивания (_), дефис (-), крышка (^), знак доллара ($), восклицательный знак (!), символ номера (#), процент (%), амперсенд (&), фигурные скобки ({ }), одиночную кавычку ('), тильду(~), апостроф(') и скобки (). Расширение файла выбирают так, чтобы можно было определить тип файла. Примером общепринятых расширений являются следующие расширения:
.exe,.com,.bat- для файлов, содержащих выполняемые программы (если в командной строке набрать имя такого файла и нажать Enter, то система начнет выполнять данную программу);
.pas - текст программы на языке Паскаль;
.txt - текстовый файл (неформатированный текст);
.doc - документ, подготовленный в приложении WORD;
.DLL - динамически загружаемая библиотека.
Обычно файлов может быть много, поэтому их объединяют в каталоги (в OC WINDOWS принято каталоги называть папками, поэтому в дальнейшем мы будем пользоваться этим термином). Папка- это группа файлов на одном носителе информации, упорядоченных по какому - либо признаку. Папки имеют иерархическую структуру, т.е. папка может содержать файлы и другие папки (их иногда называют подкаталогами), которые в свою очередь могут содержать папки и файлы.
Вся внешняя память ЭВМ разбивается на ряд областей (их часто называют дисками или устройствами), обозначаемых буквами A,B,C, и т.д. В каждой области есть одна папка, называемая корневой (она не имеет имени). С корневой папкой может быть связано сколько угодно подкаталогов. Папка, в которой находится в данный момент пользователь, называется текущей.
Перемещение между папками и все действия с файлами выполняются с помощью ОС. С помощью ОС можно создавать файлы, копировать, удалять и т.п. Для выполнения различных действий с файлами надо сделать текущей папку, в которой располагаются файлы, для чего необходимо указать путь. Путь - это средство для указания местонахождения файла в структуре папок относительно корневой папки. Разделителем между именами папок в пути является символ " \ " (обратная косая черта). Например, запись вида C:\STUD\LAB\lb5_01.doc означает, что файл lb5_01.doc располагается в папке LAB, которая в свою очередь располагается в папке STUD, находящейся на диске C.
Операционные оболочки
Для упрощения работы с папками и файлами используются различные программы посредники между ОС и пользователем (обычно их называют операционными оболочками). Наиболее широкое распространение получили операционные оболочки семейства Norton Commander (NC). Недостатком ранних версий NC является отсутствие поддержки длинных имен файлов и папок (не более восьми символов). От этого недостатка свободна оболочка FAR (Диспетчер Файлов и Архивов).
FAR - это работающая в текстовом режиме программа управления файлами для WINDOWS, с поддержкой длинных имен файлов и широким набором операций над файлами и папками (просмотр, редактирование, копирование, перемещение и переименование, создание, удаление). FAR позволяет работать с архивами. При этом файлы в архивах обрабатываются аналогично файлам в папках. FAR сама преобразует команды пользователя в соответствующие вызовы внешних архиваторов. FAR также обеспечивает широкий набор сервисных функций.
Архивный файл (или просто архив)- это файл, содержащий один или несколько файлов, уменьшенных в объеме за счет использования различных математических алгоритмов сжатия данных без потери информации. Архивные файлы создаются при помощи специальных программ - архиваторов. Для использования архивных файлов необходимо выполнить обратное действие - разархивацию, которое выполняется также с помощью программы-архиватора.
Для выполнения тех или иных действий с помощью операционной оболочки вместо ввода пути и команды достаточно нажать определенную клавишу или комбинацию клавиш. При работе в FAR на экране высвечивается две панели со списками папок (или файлов) для двух дисков.
Различные типы файлов отображаются различным цветом. По умолчанию приняты следующие цвета: папки - белый цвет; исполняемые файлы - зеленый цвет; архивные файлы - малиновый цвет; временные файлы - темно-красный цвет; скрытые и системные файлы - темно-зеленый цвет; все остальные файлы - голубой цвет.
Текущая папка (или файл) выделяется подсветкой. Панель, в которой находится прямоугольник подсветки (указатель), является активной. Перемещение по спискам осуществляется с помощью клавиш управления курсором. Для перехода между панелями надо нажимать клавишу Tab. Для выбора диска для левой панели необходимо нажать Alt+F1 (Alt+F2 для правой панели) и в появившемся окне со списком доступных дисков выделить требуемый диск с помощью клавиш управления курсором и затем нажать клавишу Enter.
ОС WINDOWS
Пользовательский интерфейс
ОС WINDOWS - это многозадачная операционная система с графическим интерфейсом. Пользователь может открывать несколько программ и управлять порядком их выполнения. В ОС WINDOWS монитор работает в графическом режиме. Пользовательский интерфейс - это то, что видно на экране монитора при старте и во время работы системы, а также способы выполнения типовых операций.
В основе интерфейса WINDOWS лежат объекты. Как и объекты реального мира, объекты WINDOWS обладают некоторыми свойствами и с ними можно выполнять различные действия. Объектами в WINDOWS являются:
- файлы программ, файлы данных;
- ярлыки, папки, каталог "рабочий стол", каталог "Главное меню";
- окна и рамки, ограничивающие рабочую область экрана;
- меню для выбора режимов работы и выполнения команд;
- кнопки для активизации тех или иных действий;
- диалоговые окна для взаимодействия с пользователем.
В ОС Windows объекты на экране - рисованные. Инструментами для изменения свойств этих объектов являются мышь (основной инструмент) и клавиатура. В зависимости от объекта, на который указывает курсор мыши, возможны четыре действия:
- одинарный щелчок (нажать и отпустить) левой кнопкой;
- одинарный щелчок (нажать и не отпускать) левой кнопкой;
- двойной щелчок левой кнопкой;
- одинарный щелчок правой кнопкой мыши.
Если при описании действий не указано название кнопки, то подразумевается левая кнопка.
Кнопками мыши можно выполнять следующие действия:
- активизировать объект, выполнять различные действия (один щелчок);
- активизировать приложения (двойной щелчок по ярлыку);
- перетаскивать объект (нажать и протащить не отпуская);
- открывать контекстное меню (щелчок правой кнопкой).
Контекстное меню, это меню, которое, по мнению разработчиков ОС или прикладной программы, в данной пространственной точке и в данный момент времени будет полезно пользователю.
Для просмотра свойств того или иного объекта Windows и действий, которые можно с ним выполнять, надо установить на объект указатель мыши, щелкнуть правой кнопкой мыши и из появившегося контекстного меню выбрать пункт "Свойства". На открывающихся вкладках можно изменять свойства объекта.
Особыми свойствами обладают два каталога: "Рабочий стол" и "Главное меню". После загрузки Windows на экране появляется "Рабочий стол", на котором размещаются различные графические объекты, изображающие программы, документы, различные устройства. В нижней части экрана располагается панель задач. С помощью кнопки "Пуск", расположенной в левом углу этой панели, можно открыть папку "Главное меню".
При открытии папки, документа или запуске программы на панели задач появляется кнопка с именем программы или папки. По количеству кнопок на панели задач можно определить, сколько в данный момент открыто окон.
2.4.2. Основные особенности ОС WINDOWS
Длина имени файла вместе с расширением в ОС WINDOWS может достигать 255 символов. Имя от расширения отделяется последней точкой (точки в имени разрешены). В имени и расширении нельзя использовать символы: " * ", "? ", "/", "|", "\" и символ кавычек. При обращении к файлу строчные и прописные буквы неразличимы (к файлу MYText.txt можно обратиться как mytext.txt). В именах можно использовать буквы как латинского, так и русского алфавитов. Имеется несколько зарезервированных слов, которые нельзя использовать в качестве имен файлов (эти имена присвоены определенным устройствам): AUX, COM1, COM2, COM3, COM4, LPT1, LPT2, LPT3, PRN, CON, CLOCK$, NUL.
В ОС WINDOWS каждому файлу (программе, документу, папке) ставится в соответствие пиктограмма (часто называемая иконкой или значком). Пиктограмма представляет собой небольшую картинку, которая наглядно характеризует тип данного файла. Пиктограмма отображается на первом месте в любом списке файлов и папок.
Мощным средством для работы с программами и файлами является ярлык. Ярлык представляет собой небольшую картинку, которую можно разместить в любом месте экрана. Ярлык предназначен для быстрого запуска (двойным щелчком по ярлыку) программы или открытия файла. В отличие от пиктограммы ярлык имеет маленький значок стрелки. При удалении ярлыка с объектом, на который он ссылается, ничего не происходит, он остается на своем месте.
2.4.3. Программы Windows
В составе WINDOWS есть ряд программ, обеспечивающих высокопроизводительную работу пользователя. К ним относятся: Проводник, Стандартные и Служебные программы.
Программа проводник предназначена для управления файловой системой WINDOWS и обеспечения доступа к локальным и сетевым ресурсам. ПРОВОДНИК отображает содержимое папок, позволяет открывать, копировать, перемещать, удалять, переименовывать папки и файлы, запускать на выполнение программы, выводить на экран изображение дерева папок.
Окно проводник содержит заголовок, панель меню, информационную строку и две области, каждая из которых может иметь полосы прокрутки. В нижней части окна располагается строка состояния. В правом верхнем углу имеются кнопки управления размером окна (свертывания, восстановления и закрытия). В заголовке окна указывается имя папки, просматриваемой в данный момент времени. Панель меню содержит типичный набор пунктов: Файл, Правка, Вид, Сервис и? (Справка).
Рабочее поле окна проводника разделено на две области: в левой области (все папки) отображается структура вложенности папок (иерархия папок), находящихся в памяти компьютера, в правой - содержимое папки, выделенной в левой области. Для перемещения по дереву папок можно использовать мышь, клавиши управления курсором и полосы прокрутки.
Если в папке находятся другие папки, то рядом с пиктограммой папки в левой области окна виден знак "+", расположенный внутри квадратика. Чтобы увидеть набор вложенных папок, надо один раз щелкнуть по знаку "+" (набор папок будет раскрыт в левой области окна). Щелчок по значку " - " убирает изображение папок более низкого уровня.
Папки могут содержать вложенные папки и файлы. Если один раз щелкнуть по самой папке, то в правой области окна появится список папок и файлов, находящихся в данной папке. Каждый файл снабжается пиктограммой, которая соответствует типу файла (следовательно, и расширению файла).
С помощью проводника удобно копировать и перемещать папки и файлы. Для этого, используя бегунок полосы прокрутки, надо установить дерево папок так, чтобы был виден значок папки, в которую будет производиться копирование, а в правой области должен быть виден копируемый файл. Затем надо выделить копируемый файл, щелкнув по нему кнопкой мыши, установить курсор мыши на выделенный файл, нажать кнопку мыши и, не отпуская ее, перетащить значок файла на требуемую папку. Аналогично копируется и группа файлов и папок, но при выделении надо удерживать нажатой клавишу CTRL, если надо выделить произвольную группу файлов и папок, или нажать клавишу SHIFT и щелкнуть по первому и последнему значкам, если надо выделить группу подряд расположенных папок и файлов.
2.4.4. Стандартные программы.
Программа Kodak Imaging позволяет просматривать, аннотировать и выполнять основные задачи обработки графических документов, включая факсы и отсканированные изображения.
Текстовый редактор WordPad предназначен для работы с небольшими документами. WordPad поддерживает форматирование документов с использованием различных шрифтов и стилей абзаца.
Блокнот предназначен для создания и редактирования текстовых файлов, не требующих форматирования и не превышающих по размеру 64 Кбайт. Блокнот работает только с файлами в формате "простой текст". Если файл требует форматирования текста или превышает по размеру 64 Кбайт, следует использовать текстовый редактор WordPad.
Калькулятор имеет два режима работы: обычный, предназначенный для простейших вычислений, и инженерный, который обеспечивает доступ ко многим математическим (в том числе и статистическим) функциям.
2.4.5. Служебные программы
Программа Агент сжатия позволяет сжимать выбранные файлы с использованием настройки, заданной пользователем. С помощью агента сжатия имеется возможность экономно использовать объем диска за счет дополнительного сжатия файлов или повысить быстродействие за счет изменения уровня сжатия файлов. После нового сжатия файлов на диске агент сжатия обновляет сведения в таблице, отражающие изменения в распределении места на диске по мере перехода от одного метода сжатия к другому.
Программа дефрагментации позволяет ускорить выполнение программ за счет перераспределения файлов и неиспользуемого объема на жестком диске.
Программа проверки диска позволяет проверить жесткий диск (дискету, файлы, папки) на наличие логических и физических ошибок. После этого поврежденные области могут быть исправлены.
Программа очистки диска позволяет освободить место на жестком диске. Эта программа проверяет диск и выводит перечень временных файлов, файлов, загружаемых из Интернета, а также ненужных программных файлов, которые не жалко удалить.
2.4.6. Копирование данных
В ОС WINDOWS имеются средства для копирования и перемещения данных (символов, рисунков, изображений и т.п.) между документами, подготовленными в различных приложениях и имеющих разные форматы. Преобразование информации из одного формата в другой называется конвертированием. Для передачи данных из одного документа в другой используются буфер обмена и протокол связывания и внедрения объектов (OLE2.0).
Буфер обмена это специальная область оперативной памяти, в которую можно записывать данные из различных приложений и из которой можно переносить данные в другие приложения. При записи данных в буфер обмена предыдущий набор данных стирается и на его место записывается копируемый набор данных. Данные в буфере обмена сохраняются только до выхода из ОС.
Для копирования данных в буфер обмена необходимо:
n выделить копируемые данные в документе источнике;
n активизировать команду "Копировать" меню Правка или контекстного меню (можно также использовать команду "Вырезать" меню Правка - в этом случае копируемые данные будут удалены из документа источника).
Для переноса данных из буфера обмена в другой документ необходимо:
· установить курсор в документе приемнике на то место, куда надо поместить копируемые данные;
· активизировать команду "Вставка" меню Правка или контекстного меню.
Все эти действия можно выполнить также с помощью соответствующих кнопок на панели инструментов.
Технология OLE2 позволяет реализовать два способа формирования составных документов - внедрение и связывание. При внедрении копируемый объект размещается в документе приемнике. При связывании в документе приемнике делается ссылка на копируемый объект. Достоинством этого способа является то, что размеры документа приемника практически не изменяются. Но при переносе документа приемника на другую машину надо переносить и документ источник.