Лекции по "Информатике"

   Виды программного обеспечения

Можно выделить три основных вида программного обеспечения: системное, прикладное и инструментальное.

Прикладная программа или приложение — программа, предназначенная для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем. В большинстве операционных систем прикладные программы не могут обращаться к ресурсам компьютера напрямую, а взаимодействуют с оборудованием и проч. посредством операционной системы. Также на простом языке — вспомогательные программы.

Представители прикладного программного обеспечения:

- текстовые и графические редакторы

- программы работы с электронными  таблицами

- системы управления базами  данных

- средства  просмотра web-страниц

- обучающие системы, электронные энциклопедии, игры

- специализированные программные  системы, предназначенные для автоматизации  определенного вида профессиональной  деятельности, например, банковские  системы. 

 

Инструментальное программное обеспечение — программное обеспечение, предназначенное для использования в ходе проектирования, разработки и сопровождения программ, в отличие от прикладного и системного программного обеспечения.

При разработке программного обеспечения необходимо представлять алгоритмы в форме, понятной компьютеру. Для этого используются комплексы программ, называемые системами программирования. Они составляют основу инструментального программного обеспечения.

К инструментальным программам, например, относятся:

редакторы;

средства компоновки программ;

отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе;

вспомогательные программы, реализующие часто используемые системные действия;

графические пакеты программ и т.п. 

 

Системное программное обеспечение — это комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление компонентами компьютерной системы, такими как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого аппаратура, а с другой — приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные прикладные задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.

Системное программное обеспечение предназначено для:

создания операционной среды функционирования других программ (другими словами, для организации выполнения программ);

автоматизации разработки (создания) новых программ;

обеспечения надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети;

проведения диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;

выполнения вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.

Прикладная программа – это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области.

Прикладные программы могут носить и общий характер, например, обеспечивать составление и печатание документов и т.п.

В состав системного программного обеспечения входят драйверы – программы, управляющие работой устройств ввода-вывода и некоторых других устройств, позволяющие настраивать параметры их работы.  Также входят антивирусы и программы, связанные с обслуживанием компьютера. Системные программы  часто называют утилитами ( от лат. utilis – полезный).

Утилиты либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи. Кратко опишем некоторые разновидности утилит:

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

программы-упаковщики (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 ликвидации последствий заражения вирусами;

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 CD-ROM, CD-R и многие другие.

Самой важной частью системного программного обеспечения является операционная система.

Операционная система – совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.

Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера (software).

Операционная система обеспечивает управление всеми аппаратными компонентами компьютера (hardware).

Структура:

Ядро – переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятный компьютеру.

Драйверы – программы, управляющие устройствами.

Интерфейс – оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером.

Функции ОС: 

Управление памятью;

Управление доступом к устройствам ввода-вывода;

Управление файловой системой;

Управление взаимодействием процессов, диспетчеризация процессов;

Управление использованием ресурсов;

Загрузка программ в оперативную память и их выполнение;

Интерфейс с пользователем;

Межмашинное взаимодействие (сеть);

Защита самой системы и пользовательских данных и программ;

Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы.

Операционная система выполняет следующие функции:

- обеспечение пользовательского  интерфейса, то есть программных  средств диалога человека и компьютера;

- управление выполнением других  программ на компьютере, в том  числе организация их доступа  к устройствам (процессору, памяти, устройствам ввода-вывода);

- управление хранением информации  на компьютере в виде иерархической  системы папок, содержащих файлы.

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, дисковых накопителей, принтера и др.).

Основная причина необходимости операционной системы состоит в том, что элементарные операции для работы с устройствами компьютера и управления ресурсами компьютера — это операции очень низкого уровня, поэтому действия, которые необходимы пользователю и прикладным программам, состоят из нескольких сотен или тысяч таких элементарных операций.

Операционная система скрывает от пользователя  сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Она выполняет также различные вспомогательные действия, например копирование или печать файлов. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Вот названия некоторых распространенных ОС для персональных компьютеров: MS-DOS, Windows, Linux.

Операционные системы разные, но их значение и функции одинаковые. Операционная система является базовой и необходимой составляющей ПО компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.

Программное обеспечение — это совокупность программ, позволяющих осуществить на компьютере автоматизированную обработку информации. Программное обеспечение делится на системное (общее) и прикладное (специальное).

Системное программное обеспечение обеспечивает функционирование и обслуживание компьютера, а также автоматизацию процесса создания новых программ. К системному программному обеспечению относятся: операционные системы и их пользовательский интерфейс; инструментальные программные средства; системы технического обслуживания.

5-й Вопрос. Программа и ее блок- схема. Алгоритмические  языки.

   Основы алгоритмизации

Процесс подготовки любой задачи к ее решению на компьютере состоит из ряда последовательных этапов:

• постановка задачи;
• алгоритмизация;
• программирование;
• отладка программы.

Постановка задачи представляет собой процесс построения ее математической модели. На этом этапе формулируются цель и условия решения задачи, подробно описывается ее содержание.

Алгоритмизация - это процесс построения алгоритма задачи.

Под программированием понимается процесс кодирования составленного алгоритма на одном из языков программирования.

Алгоритмом называется точное и понятное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на решение поставленной задачи.

Говоря об алгоритме вычислительного процесса, необходимо понимать, что объектами, к которым применяется алгоритм, являются данные. Алгоритм решения вычислительной задачи представляет собой совокупность правил преобразования исходных данных в  результатные. (См. рис.)

         

    

 Входные данные                                             Выходные данные

                                                        

 

            Рис. 1.  Представление алгоритма вычислительного процесса.

 

Основными свойствами алгоритма являются:

 

1. Детерминированность (определенность). Предполагает получение однозначного результата процесса при заданной исходной информации. Благодаря этому свойству процесс выполнения алгоритма носит механический характер.
2. Результативность. Указывает на наличие таких исходных данных, для которых реализуемый по заданному алгоритму вычислительный процесс должен через конечное число шагов остановиться и выдать искомый результат.
3. Массовость. Это свойство предполагает, что алгоритм должен быть пригоден для решения всех задач данного типа.
4. Дискретность. Означает расчлененность определяемого алгоритмом вычислительного процесса на отдельные этапы, возможность выполнения которых исполнителем (компьютером) не вызывает сомнений.

Алгоритм должен быть формализован по некоторым правилам посредством конкретных изобразительных средств. К ним относятся следующие способы записи алгоритмов: словесный, формульно-словесный, графический, язык операторных схем, алгоритмический язык.

Наибольшее распространение благодаря своей наглядности получил графический (блок-схемный) способ записи алгоритмов.

Блок-схемой алгоритма называется графическое изображение логической структуры алгоритма, в котором каждый этап процесса обработки информации представляется в виде геометрических символов (блоков), имеющих определенную конфигурацию в зависимости от характера выполняемых операций.

Не вдаваясь во все  тонкости  проектирования блок- схем алгоритмов, используем обозначения некоторых символов для описания логики рассматриваемых  нами вычислительных процессов (см. таблицу).

                         

 

 

 

 

 

 

Таблица 1. Некоторые символы блок-схем

Символ	Наименование символа	Функция
	Ввод- вывод	Преобразование данных в форму, пригодную для обработки (ввод) или отображение результатов обработки (вывод)
	Процесс	Выполнение операций, в результате которых изменяется значение, форма представления или расположение данных.
	Решение	Выбор направления выполнения алгоритма в зависимости от некоторых переменных условий
	Пуск-останов	Начало, конец, прерывание процесса обработки
	Предопределенный процесс	Использование ранее созданных и отдельно записанных алгоритмов

 

Алгоритмизация основных видов вычислительных процессов.

При всем многообразии алгоритмов решения задач в них можно выделить три  основных вида вычислительных процессов: