1. Понятие программного обеспечения, состав, назначение, характеристика.
2. Программное обеспечение ПЭВМ, классификация.
1. Широкое развитие средств вычислительной техники, новых информационных технологий и расширение сферы их применения привело к интенсивному развитию программного обеспечения (ПО).
Под программным обеспечением ПЭВМ понимается совокупность программных и документальных средств для создания и эксплуатации систем обработки данных средствами вычислительной техники.
Программа - это упорядоченная последовательность команд (инструкций) компьютера для решения задачи.
Задача - это проблема, подлежащая решению.
Приложение - это программная реализация на компьютере решения задачи.
Меняя программы для персонального компьютера, можно превратить его в рабочее место бухгалтера или агронома, статистика или конструктора, создавать мультипликационный фильм или играть в какую-либо игру.
Процесс создания программ можно представить как последовательность действий включающих
компьютере с описанием входной и выходной информации.
Алгоритм - это система точно сформулированных правил, определяющая процесс преобразования допустимых исходных данных (входной информации) в желаемый результат (выходную информацию) за конечное число шагов.
Алгоритм решения задачи имеет ряд обязательных свойств:
■ дискретность - разбиение процесса обработки информации на отдельные этапы (шаги выполнения), выполнение которых компьютером или человеком не вызывает затруднений, а результат выполнения каждого элементарного этапа вполне определёнен и понятен;
■ определённость (детерминированность) алгоритма - однозначность выполнения каждого отдельного шага преобразования информации;
■ результативность или выполнимость - конечность действий алгоритма решения задач, позволяющая получить желаемый результат при допустимых исходных данных за конечное число шагов;
■ массовость - пригодность алгоритма для решения множества задач данного класса.
Программирование - это теоретическая и практическая деятельность, связанная с созданием программ. Процесс программирования заключается в переводе описания алгоритма на один из понятных для ЭВМ языков программирования.
Программы по характеру использования и категориям пользователей можно разделить на два класса - утилитарные программы и программные продукты.
Утилитарные программы ("программы для себя") предназначены для удовлетворения нужд их разработчиков. Чаще всего утилитарные программы выполняют роль сервиса в технологии обработки данных, либо являются программами решения функциональных задач, не предназначенных для широкого распространения.
Программный продукт - это комплекс взаимосвязанных программ для решения определенной проблемы (задачи) массового спроса, подготовленный для реализации как любой вид промышленной продукции.
Программный продукт должен быть соответствующим образом подготовлен к эксплуатации, иметь необходимую документацию, представлять сервис и гарантию надежной работы программы, иметь товарный знак изготовителя.
Разработка программного продукта осуществляется на основе промышленной технологии выполнения проектных работ с применением современных инструментальных средств программирования.
Как правило, программные продукты требуют сопровождения, которое осуществляется специализированными фирмами - распространителями программ (дистрибьюторами), реже - фирмами-разработчиками.
Сопровождение программного продукта - это поддержка работоспособности программного продукта, переход на его новые версии, внесение изменений, исправление обнаруженных ошибок и т.п.
Основными характеристиками программ являются:
• логика алгоритмов обработки информации;
• состав и глубина проработки реализованных функций;
• полнота и системность функций обработки;
• объем файлов программ;
• требования к операционной системе и техническим средствам обработки со стороны программного средства;
• объём дисковой памяти;
• размер оперативной памяти для запуска программ;
• тип процессора;
• версия операционной системы;
• наличие вычислительной сети и др.
11. В зависимости от функций, выполняемых различными элементами программного обеспечения, его можно разделить на три группы:
- системное программное обеспечение;
- пакеты прикладных программ;
- инструментарий технологии программирования.
Системное программное обеспечение - это совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ.
Системное ПО по характеру использования отдельных элементов делится на базовое программное обеспечение и сервисное программное обеспечение.
Базовое программное обеспечение - это минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера.
В базовое ПО входят:
* операционные системы;
* операционные оболочки (текстовые и графические);
*сетевые операционные системы.
Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.
Ведущее положение в разработке программного обеспечения и операционных систем занимают фирмы IBM, Microsoft, Novell.
Операционные оболочки - это 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 5.0;
* Norton Navigator и др.
Графические оболочки MS DOS:
* Windows 3.1.
Сетевые операционные системы - комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС представляет пользователю различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процессы управления сетью и др.) Наибольшее распространение имеют сетевые ОС Net Ware, Windows NT, Windows 95, Windows98.
СЕРВИСНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.
Сервисное программное обеспечение - это программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организует более удобную среду работы пользователя.
По функциональным возможностям сервисное ПО можно подразделить на:
* 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;
* программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия информации в файлах с целью уменьшения объёма памяти для её хранения;
* программы обслуживания сети.
Эти программы часто называют утилитами.
Наибольшее распространение сегодня имеют комплекты утилит:
*Norton Utilities;
*PC Tools for Windows 2.0.
Наиболее известные антивирусные программы:
*Anti Virus;
*Norton Antivirus for Win 95.
Пакет прикладных программ (ППП) - это комплекс программ, предназначенный для решения задач определённого класса.
Различают следующие типы ППП:
* общего назначения;
*проблемно-ориентированные;
*методо-ориентированные;
*автоматизированного проектирования;
*офисные;
*настольные издательские системы;
*программные средства мультимедиа;
*интеллектуальные системы.
ППП общего назначения - универсальные программные продукты предназначенные для автоматизации разработки и эксплуатации функциональных задач пользователя и информационных систем в целом.
К этому классу ППП относятся:
* текстовые процессоры;
* табличные процессоры;
* системы управления базами данных (СУБД);
* серверы баз данных;
*генераторы (серверы) отчетов;
*средства презентационной графики;
*интегрированные пакеты.
Проблемно-ориентированные ППП - программные продукты, предназначенные для решения какой-либо задачи в конкретной функциональной области. Это самый представительный класс программных продуктов. Из всего многообразия проблемно-ориентированных ППП выделим группы предназначенные для комплексной автоматизации функций управления различных предметных областей.
К ним относятся:
*ППП автоматизированного бухгалтерского учета (1С. Бухгалтерия, Парус, "Офис");
*ППП финансовой деятельности ("Альт Финансы", "Альт-Инвест", "Инвестор");
*ППП управления производством;
*ППП управления персоналом (кадровый учет);
*ППП управления материальными запасами;
* банковские информационные системы т.п.
Основные тенденции в области развития проблемно-ориентированных программных средств:
-создание программных комплексов в виде автоматизированных рабочих мест (АРМ) управленческого персонала;
-создание интегрированных систем управления предметной областью на базе вычислительных сетей, объединяющих АРМы в единый программный комплекс с архитектурой клиент-сервер;
-организация данных больших информационных систем в виде распределенной базы данных на сети ЭВМ;
-защита программ и данных от несанкционированного доступа.
Методо-ориентированные ППП - программные продукты, обеспечивающие независимо от предметной области и функций информационных систем математические, статистические и другие методы решения задач.
ППП автоматизированного проектирования предназначены для поддержания работы конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм, созданием библиотеки стандартных элементов чертежей и их многократным использованием, созданием демонстрационных иллюстраций и мультфильмов. Примерами пакетов этого класса являются: AutoCAD (AutoDesk), Grafic CAD Professional, Microstation, TurboCAD.
Офисные ППП - программы, обеспечивающие организационное управление деятельностью офиса и включают:
— органайзеры (планировщики), используются для автоматизации процедур планирования использования различных ресурсов (времени, денег, материалов) как отдельного человека, так и всей фирмы или ее подразделений. Существуют 2 вида пакетов этого класса:
1) органайзеры для управления проектами, используются для сетевого планирования и управления проектами. Позволяют спланировать проект любой величины и сложности, эффективно распределить людские, финансовые и материальные ресурсы, составить оптимальный график работ и проконтролировать его исполнение. К ним относятся Time Line, MS Project, CА - Super Project;
2) органайзеры для организации деятельности отдельного человека. Это электронные секретари для эффективного управления деловыми контактами. Включают, в частности, Lotus Organizer, ACTI.
— программы - переводчики, средства проверки орфографии и распознавания текста. Примерами таких пакетов являются Fine Reader, Cunie Form, Tiger, Omni Page;
— коммуникационные ППП - предназначенные для организации взаимодействия пользователя с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети.
Настольные издательские системы применяются для профессиональной издательской деятельности. Они включают программы, обеспечивающие информационную технологию компьютерной издательской деятельности позволяющие осуществлять электронную верстку широкого спектра основных типов документов типа информационного бюллетеня, цветной брошюры, каталога, справочника. Настольные издательские системы позволяют решать следующие задачи:
1. компоновать (верстать) текст;
2. использовать всевозможные шрифты и выполнять полиграфические изображения;
3. осуществлять редактирование текста на уровне лучших текстовых процессоров;
4. обрабатывать графические изображения;
5. выводить документы полиграфического качества;
6. работать в сетях на разных платформах.
Примерами таких пакетов являются: Corel Ventura, Page Maker, QuarkXPress, Frame Maker, Page Plus.
Программные средства мультимедиа предназначены для создания и использования аудио- и видеоинформации для расширения информационного пространства пользователя.
Программные продукты мультимедиа заняли 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.
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 программа 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 анализа и распознавания речи и др.
Как правило, интеллектуальный интерфейс включает:
* диалоговый процессор на естественном языке;
* планировщик, преобразующий описание задачи в программу решения на основе информации базы знаний;
* монитор, осуществляющий управление компонентами интерфейса.
Естественно-языковый интерфейс был наиболее привлекателен для общения с ЭВМ с момента ее появления. Это позволило бы исключить необходимость обучения конечного пользователя языку команд или другим приемам формулировки своих заданий для решения на компьютере, поскольку естественный язык является наиболее приемлемым средством общения для человека. Поэтому работы по созданию такого рода интерфейса начались с середины 20-го века. Однако, несмотря на весь энтузиазм исследователей и проектировщиков, эта задача не решена и по сей день из-за огромных сложностей, связанных с пониманием предложений естественного языка и связного текста в целом. Некоторые программные продукты, которые появлялись на рынке, носили скорее экспериментальный характер, имели множество ограничений и не решали задачу кардинально. Тем не менее, несмотря на кажущийся застой в этой сфере, данная проблема остается актуальной и по сей день и вошла в состав проблематики, связанной с проектом ЭВМ пятого поколения.
Экспертные системы впервые появились в области медицины. Возникла идея интеграции знаний экспертов в области медицины или ее отдельных разделов в некоторую электронную форму, которая позволила бы начинающему врачу иметь своеобразного электронного советника при принятии решений по тому или иному врачебному случаю. Выбор области медицины объясняется слишком большой ценой ошибок, которые касаются жизни и здоровья людей. Постепенно от области медицины эта технология распространилась и на другие сферы деятельности человека, например, производство. Технология использования экспертных систем предполагает первоначальное "обучение" системы, т.е. заполнение ее конкретными знаниями из той или иной проблемной области, а потом уже эксплуатацию наполненной знаниями экспертной системы для решения прикладных задач. Эта идеология проявила себя в проекте ЭВМ пятого поколения в части привлечения конечного пользователя к решению своих задач и связана с проблемой автоформализации знаний.
Интеллектуальные пакеты прикладных программ позволяют, аналогично экспертным системам, предварительно создавать базу знаний, включающую совокупность знаний из той или иной области деятельности человека, а затем решать практические задачи с привлечением этих знаний. Различие этих видов пакетов состоит в том, что экспертные системы, в отличие от интеллектуальных ППП, позволяют интегрировать знания из так называемых слабо формализуемых предметных областей, в которых сложно определить входные и выходные параметры задачи, а также невозможно сформировать четкий алгоритм ее решения. Кроме того, экспертные системы не формируют алгоритм решения задачи как в случае интеллектуальных ППП, а лишь выдают "советы" пользователю на основании его запроса.
ИНСТРУМЕНТАРИЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ.
Инструментарий технологии программирования - это совокупность программ, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения программных продуктов.
Инструментарий технологии программирования делится на два больших класса инструментальных средств:
-для создания отдельных приложений (программ);
-для создания информационных систем и технологий.
Средства для создания отдельных приложений включают локальные средства (языки программирования, системы программирования, инструментальные среды пользователя) и интегрированные среды разработки программ, основное назначение которых - повышение производительности труда программистов за счет автоматизации создания кодов программ, обеспечивающих интерфейс пользователя графического типа, а также автоматизации разработки запросов и отчетов (например, Delphi).
Язык программирования - это формализованный язык для описания алгоритма решения задач на компьютере.
В свою очередь языки программирования делятся на следующие виды:
1. операторные. Используются для кодирования алгоритмов, а потому также называются алгоритмическими. Имеют в составе:
• машинно-зависимые (ассемблер). Применяются для написания программ, явно использующих специфику конкретной аппаратуры. Каждый компьютер имеет такую систему программирования, которая изготавливается и поставляется фирмой-изготовителем вместе с компьютером;
• машинно-ориентированные (язык С). Объединяет идеи ассемблера и алгоритмического языка. Программы компактны и работают очень быстро;
• универсальные (Турбо-Паскаль, Бэйсик). Приближены максимально, насколько это возможно, к естественному английскому языку: название каждой команды - английское слово;
2. функциональные. Применяются, как правило, для машинного моделирования той или иной проблематики. Имеют в составе:
• проблемно-ориентированные ( Лисп, Симула, GPSS). Моделируют систему с помощью последовательности событий. Применяются, в частности, при проектировании вычислительных комплексов;
• объектно-ориентированные (Форт). Имеют встроенные средства для моделирования новых объектов программирования;
• логико-ориентированные (Prolog). Отдельно описываются правила предметной области, по которым затем выводятся новые факты.
Системы программирования включают:
1. интегрированную среду разработчика программы, состоящую, в частности, из текстового редактора, позволяющего создавать и корректировать исходные тексты программ, средств поддержки интерфейса программиста с системными средствами для выполнения различных сервисных функций (например, сохранения или открытия файла);
2. транслятор - программу, переводящую исходный текст во внутреннее представление компьютера;
3. отладчик - программу для трассировки и анализа выполнения прикладных программ. Позволяет отслеживать выполнение программы в пооператорном режиме, идентифицировать место и вид ошибок в программе, наблюдают за изменением значений переменных, выражений и т.д.;
4. компоновщик - программа для подготовки прикладной программы к работе в конкретных адресах основной памяти компьютера;
5. справочные системы.
Инструментальная среда пользователя - это специальные программные средства, встроенные в ППП:
1. библиотеки функций, процедур, объектов и методов обработки;
2. макрокоманды;
3. программные модули-вставки;
4. конструкторы экранных форм и отчетов;
5. языки запросов высокого уровня.
Средства для создания информационных систем и технологий (CASE - технология) поддерживают полный цикл проектирования сложной информационной системы или технологии от исследования объекта автоматизации до оформления проектной и прочей документации на информационную систему или технологию. Они позволяют вести коллективную работу над проектом за счет возможности работы в локальной сети, экспорта - импорта любых фрагментов проекта, организации управления проектом.
CASE-технология - это программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем.
Средства CASE-технологий делятся на две группы:
-встроенные в систему реализации - все решения по проектированию и реализации привязаны к выбранной системе управления базами данных (СУБД);
-независимые от системы реализации.