Программное обеспечение компьютера

Программа – набор команд, написанный на каком-либо (специальном) языке программирования, предназначенный для исполнения компьютером.

Программное обеспечение компьютера – программные средства (Software), исполняемые вычислительной системой. Различают системное программное обеспечение, которое является необходимым дополнением к техническим средствам (операционные системы, компиляторы, драйверы, сервисные программы), и прикладное – комплекс программ, обслуживающих специфические задачи организации.

Операционная система – комплекс программ, обеспечивающий диалог пользователя с компьютером, распределение ресурсов компьютера и управление ими. Эффективное управление ресурсами – памятью и процессорным временем позволяет осуществить многозадачный, многопользовательский режим работы, когда несколько пользователей (задач) могут одновременно работать с информацией, содержащейся в памяти компьютера.

Windows – операционная система, разработанная фирмой Microsoft как графическая оболочка (среда) над операционной системой DOS (Disk Operation System). Windows значительно облегчила работу с компьютером для непрофессиональных пользователей, предоставив возможность диалога с помощью меню, окон, графических кнопок, подсказок. Последние версии этой системы развиваются в направлении упрощения работы с сетью Internet.

Файл – именованная совокупность данных любого типа, хранимая и обрабатываемая как единое целое. Является учетной единицей информации для файловой системы, которая снабжает файл атрибутами-характеристиками, в число которых входят: полное имя файла (включающее путь к нему и его тип), объем в байтах, дата и время создания, дата и время изменения, тип доступа. Физически файл хранится во внешней памяти. Тип информации, содержащейся в файле, представлен в имени файла трехбуквенной аббревиатурой, называемой расширением имени. Расширение записывается через точку после пользовательского имени, например, письмо.txt. Некоторые расширения и связанные с ними типы файлов:

§.txt – текстовый файл;

§.doc – документ приложения Word – текст с возможной графикой (таблицами, рисунками, диаграммами и т.п.);

§.xls – электронная таблица, созданная в приложении Excel;

§.exe – исполняемый файл, например, программа на машинном языке;

§.com – командный, системный, исполняемый файл;

§.sys – файл операционной системы, драйвер;

§.bmp – графический файл формата BITMAP, например, точечный рисунок; файлы этого формата практически несжимаемы, имеют поэтому большой размер;

§.gif – грфический файл формата GIF – самого плотного из форматов, хорошо подходящего для малоцветных изображений;

§.jpg – графический файл формата JPEG, обеспечивающего огромную степень сжатия с незначительной потерей информации, хорошо подходит для хранения и пересылки в сети цветных фото;

§.png – графический файл, передаваемый в сети WWW без потери качества;

§.htm – гипертекстовый документ – страница Интернет.

Папка, каталог, директория – именованная совокупность файлов и (вложенных) папок. Каталоги и директории – более ранние термины, папки – термин Windows. Каталоги имеют структуру «дерева», корнем кверху. Корневой каталог создается системой, имеет обозначение \ (воперационной системеDOS) и не может быть удален средствами этой системы.

Путь – цепочка соподчиненных каталогов, которую нужно пройти, добираясь до искомого файла. Путь изображается последовательностью имен вложенных друг в друга папок, начинающейся логическим (однобуквенным) именем диска; имена отделяются символом \. Например, путь к файлу myfile.txt, представленный как С:\Мои документы\Письма\Личные\myfile.txt, говорит о том, что этот файл находится в папке Личные, содержащейся в папке Письма, которая в свою очередь находится в папке Мои документы на диске С. Разные папки могут хранить файлы с одинаковыми именами, но, поскольку пути к ним разные, эти файлы считаются различными, даже если они хранят одну и ту же информацию. Например, схема иерархии каталогов на рисунке демонстрирует кроме приведенного выше пути путь к другому файлу myfile.txt – цепочку С:\Мои документы\ Отчеты\myfile.txt.

Файловая система – комплекс программ, ведающий созданием, удалением, чтением, записью, модификацией и перемещением файлов, а также управлением доступом к файлам и организацией их хранения.

Транслятор – программа, которая преобразует (переводит) программу, написанную на одном языке, в программу, написанную на другом языке.

Компилятор – частный случай транслятора, перевод осуществляется на язык ассемблера (язык, близкий к машинному коду) или в машинный код.

Интерпретатор – языковый процессор, который построчно анализирует исходную программу и одновременно выполняет предписанные действия, не формируя скомпилированную программу, выполняемую впоследствии.

База данных – структурированная совокупность связанных между собой наборов данных – текстовой, числовой, графической информации. В зависимости от способа структурирования и связывания информации различают иерархические, сетевые и реляционные базы данных. Наиболее популярный тип баз данных – реляционные – представляют собой набор связанных между собой «плоских» (не содержащих дополнительных структур) таблиц. Обслуживающее базы данных программное обеспечение – системы управления базами данных (СУБД) осуществляют доступ к данным по запросам, модификацию данных, пополнение и удаление информации, организуют хранение данных, следят за непротиворечивостью и неизбыточностью хранимой информации (контроль целостности), обеспечивают восстановление базы после сбоев и аварий.

Компьютерная графика

Компьютерная графика – раздел приложений информатики для создания, редактирования и преобразования разнообразной графической информации. Различные ее виды – растровая, векторная и фрактальная графика отличаются принципами формирования изображения при отображении на экране или бумаге.

Растровая графика применяется при разработке полиграфических и мультимедийных изданий; соответствующие программы-редакторы в большей степени ориентированы не на создание, а на обработку изображений, вводимых с цифровых фото- и видеокамер. Основным элементом растрового изображения является точка (на экране она называется пикселем). В зависимости от разрешения экрана на нем могут размещаться изображения, имеющие 640´480, 800´600, 1024´768 и более пикселей. С размером изображения связано его разрешение.

Разрешение изображения измеряется в точках на дюйм (dot per inch – dpi). Например, у монитора с диагональю 15 дюймов размер изображения на экране составляет примерно 28´21 см. В одном дюйме 25, 4 мм, поэтому при работе монитора в режиме 800´600 пикселей разрешение экранного изображения равно 72 dpi. При печати разрешение должно быть намного выше. Полиграфическая печать полноцветного изображения требует разрешения 200-300 dpi. Стандартный фотоснимок 10´15 см должен содержать примерно 1000´1500 пикселей. Всего такое изображение будет иметь 1,5 млн точек и если на кодирование одной точки, включая ее цвет, использованы 3 байта, то обычный цветной фотоснимок займет массив размером более 4 МБ. Основные проблемы использования растровых изображений – большие размеры файлов и невозможность увеличения без потери качества (четкости) изображения. Различные форматы растровой графики – BITMAP, JPEG, GIF,PNG, TIFF отличаются друг от друга степенью сжимаемости изображений, влияющей на объемы графических файлов, что особенно существенно при пересылке изображений по сети.

Цветовое разрешение – глубина цвета – определяет метод кодирования цветовой информации, и показывает, сколько цветов можно отобразить на экране одновременно. Для кодирования черно-белого изображения достаточно одного бита на представление цвета одного пикселя. Одним байтом можно кодировать 256 цветов (режим High Color), двумя – 65536 цветов (режим High Color), тремя – 16,5 млн цветов (режим True Color).

Цветовая модель – способ разделения цветового оттенка на составляющие компоненты. Чаще применяются три модели: RGB, CMYK, HSB. Наиболее простая модель, в которой работают мониторы и телевизоры – RGB. Любой цвет в этой модели считается состоящим из трех компонентов: R ed, G reen, B lue. Эти цвета называют основными. Новые оттенки получаются суммированием яркостей составляющих компонентов. Считается, что при наложении одного компонента на другой яркость суммарного цвета увеличивается. Наложение всех трех компонентов дает серый цвет, который при большой яркости становится белым.

Цветовая палитра – таблица данных, в которой хранится информация о том, каким кодом закодирован тот или иной цвет. Эта таблица создается и хранится вместе с графическим файлом. Самый удобный для компьютера способ кодирования цвета – трехбайтовый (24 разряда). В этом режиме на кодирование каждой цветовой составляющей R (красной), G (зеленой) и B (синей) отводится по одному байту. Яркость каждой составляющей выражается числом от 0 до 255, и любой цвет из 16,5 миллионов компьютер может воспроизвести по трем кодам. В этом случае цветовая палитра не нужна, поскольку в трех байтах достаточно информации о цвете конкретного пикселя.

Векторная графика имеет основным элементом изображения линию.

Объем памяти, занимаемый линией не зависит от размеров линии, т.к. линия представлена формулой – несколькими параметрами. Манипуляции с линией изменяют только значения этих параметров. Для их хранения достаточно нескольких байтов памяти. Примеры линий:

Векторная иллюстрация состоит из линий, простейшие объекты объединяются в более сложные. Например, четырехугольник представляется четырьмя связанными линиями, куб – двенадцатью или шестью связанными четырехугольниками. Линии имеют свойства: толщину, цвет, форму, характер (сплошная линия или пунктир). Замкнутые линии имеют свойство заполнения внутренней области (текстурой, узором, цветом). В основе представления векторных изображений лежат математические формулы задания фигур: точки (два числа – координаты точки на плоскости), прямой (два параметра-коэффициента в уравнении прямой), отрезка (еще два параметра – координаты начала и конца отрезка), кривых (пять параметров для кривой второго порядка и девять – для кривой третьего порядка) и т. п. При выводе векторного изображения на экран программа производит вычисления координат экранных точек в изображении объекта, т.к. экран выводит все изображения в виде точек. Векторная графика легко масштабируется, увеличение рисунка не ведет к «размыванию» изображения, поэтому она широко используется в картографии, конструкторских системах автоматизированного проектирования и системах архитектурного проектирования.

Размер изображения. Физический размер изображения измеряют как в пикселях, так и в единицах длины (миллиметрах, сантиметрах, дюймах). Он задается при создании изображения и хранится вместе с файлом. Если изображение предназначено для демонстрации на экране, то его ширину и высоту задают в пикселях, чтобы знать, какую часть экрана оно займет. Если изображение печатается, то удобно использовать единицы длины для определения его положения на листе бумаги. С размером изображения связано его разрешение, являющееся свойством самого изображения. Разрешение измеряется в точках на дюйм и это значение хранится в файле изображения. Соответствие между размерами изображения и его разрешением представлено в следующих таблицах.

Таблица 1. Связь между линейным размером иллюстрации и размером файла при разных разрешениях изображения

Таблица 2. Связь между размером иллюстрации (в пикселях) и размером отпечатка (в мм) при разных разрешениях изображения

Высококачественная печать полноцветного изображения обеспечивается при его разрешении в 200-300 dpi. При печати изображения, занимающего полный экран очень большого монитора образуется отпечаток размером с небольшую фотографию.