Программное обеспечение

 «Программное  обеспечение»

Оглавление

Введение

Операционные системы

Системы программирования

Прикладное программное обеспечение

Заключение

Список использованных источников и литературы

Введение

Компьютер - это машина, которая отличается от всех прочих машин тем, что не может работать без программ. Электронная начинка компьютера хоть и сложная и дорогая, но она ни на что не способна, пока в компьютер не загружена хотя бы одна программа. Без этой электронной начинки программа работать не будет, а без программ не будет работать электроника. Поэтому говорят, что компьютеру для работы необходимы две вещи: аппаратное обеспечение и программное обеспечение.

Программное обеспечение -- совокупность программ, управляющих работой компьютера или автоматизированной системы.

Программное обеспечение имеет свою историю развития, тесно связанную с развитием первых и наглядно отражающуюся на фоне интерфейса: пользователь - ЭВМ (Интерфейс - это совокупность средств и правил, которые обеспечивают взаимодействие устройств, программ и человека).

Программирование для ЭВМ 1-го поколения велось в кодах машины, и пользователь при решении своей задачи получал в своё распоряжение все ресурсы, работая с ними напрямую. Даже первые операционные системы, появившиеся в конце 40-х годов и представляющие собой наборы простых программ ввода/вывода суммарным объёмом в несколько сотен команд, не изменили сути дела, т.к. пользователи либо для своих целей создавали собственные сервисные программные средства.

В середине 50-х годов большинство ЭВМ 2-го поколения работало под управлением операционных систем, обеспечивающих пакетный режим обработки: система собирала программы, подготовленные разными пользователями, быстро выполняла их одну за другой, сокращая накладные издержки оператора и лучше планируя вычислительные ресурсы машины. Многие операционные системы данного периода включали библиотеки стандартных и часто используемых процедур и программ, а также трансляторы с первого языка программирования высокого уровня Fortran, разработанного и внедренного в фирме IBM в 1956г.

В начале 60-х появились первые операционные системы с разделением времени, которые позволили центральному процессору переключать обслуживание с одной задачи на другую, создавая иллюзию одновременной работы с ЭВМ многих пользователей. Наиболее бурное развитие операционной системы данного периода началось с появлением ЭВМ 3-го поколения, имеющих аппаратную поддержку основных элементов функционирования операционной системы: системы прерываний, средств защиты оперативной памяти от несанкционированного доступа, а также развитую систему ввода/вывода, развитые средства микропрограммирования и другие. Усложнение и увеличение программной среды ЭВМ не только существенно расширило их функциональные возможности, оптимизировало управление сложными вычислительными процессами и ресурсами в режиме мульти-, телеобработки и интерактивном, но и потребовало от пользователя не только знания языка программирования высокого уровня, но и языка управления заданиями, обеспечивающего интерфейс заданий пользователя с операционной системой - средой. Однако эти дополнительные знания с лихвой окупались предоставляемыми в обмен возможностями: языка программирования высокого уровня для разработки прикладного программного обеспечения и языка управления заданиями высокого уровня для обеспечения интерфейса с программной оболочкой ЭВМ. Лишь 4-е поколение, в недрах которого появилась персональная компьютерная технология на базе ПК, позволило вновь приблизить массового пользователя к вычислительным ресурсам, но не к самой аппаратной среде. И если первые ПК, имеющие очень простые операционные среды, ещё позволяли пользователю брать на себя некоторые функции по управлению основным ресурсами, то с ростом мощности ПК происходило усиление оболочки системного программного обеспечения не только за счет усложнения операционной системы, но и в связи с появлением оболочек для самих операционных систем. Такие оболочки, например MS Windows, используя операционную систему в качестве программного ядра, существенно повышают уровень интеллектуальности интерфейса пользователь - ЭВМ, вместе с тем ещё больше отдаляя его от аппаратной компоненты. Учитывая массово - персональный характер использования ПК, такое решение является единственно верным - физически максимально приблизив вычислительные ресурсы к пользователю, максимально удалить от него внутреннюю кухню ПК, повысив уровень логического интерфейса с ней. И если ещё несколько лет тому назад пользователь ПК так же, как и с предыдущим поколением ЭВМ, всё ещё должен был использовать командный язык операционной системы (MS-DOS, CP/M, Unix и другие), то с появлением операционных оболочек Windows-типа он получил возможность работы с ресурсами ПК на логико-графическом уровне, который потребляет от большинства прикладных пользователей только самых общих знаний с системой программного обеспечения и используемых ими программных средств.

Бурное развитие новой информационной технологии и расширение сферы ее применения привели к интенсивному развитию программного обеспечения. Достаточно отметить, что в 1996 г. мировым сообществом на программное обеспечение затрачено свыше 110 млрд. долларов. Причем тенденции развития программного обеспечения показывают, что динамика затрат имеет устойчивую тенденцию к росту, примерно 20% в год.

Под программным обеспечением информационных систем понимается совокупность программных и документальных средств для создания и эксплуатации систем обработки данных средствами вычислительной техники.

В зависимости от функций, выполняемых программным обеспечением, его можно разделить на:

- системные программы (иногда называют базовым программным  обеспечением);

- прикладные программы;

К системным относятся прежде всего операционные системы и программы, входящие в состав операционной системы (например, драйвера для различных устройств компьютера (от английского слова "drive" - управлять), т.е. программы, управляющие работой устройств: драйвера для сканера, принтера и т.д.). Кроме операционных систем еще относятся обслуживающее программное обеспечение (их ещё называют сервисные или утилиты, от английского слова "utilize" - использовать) для обслуживания дисков, архиваторы, антивирусные программы и т.д.

К прикладным относятся программы, предназначенные для решения задач в различных сферах деятельности человека (бухгалтерские программы, текстовые и графические редакторы, базы данных, экспертные системы, переводчики, энциклопедии, обучающие, тестовые и игровые программы и т.д.).

Описание: Многоуровневая организация вычислительных систем

Операционные системы

Операционная система - это набор взаимодействующих программ, обеспечивающих работу (функционирование) компьютера. Программы операционной системы являются неотъемлемой частью современных ЭВМ и только вместе с ними последние образуют то, что в настоящее время принято называть компьютерными системами обработки информации. Без операционной системы современные компьютеры не работают. Для того чтобы дорогостоящие его узлы стали выполнять свои функции, образно говоря, чтобы их «одушевить», на компьютере и, в частности ПК, должна быть установлена та или иная операционная система.

Установка операционной системы (инсталляция) осуществляется путем перезаписи её программ с лицензионного компакт - диска на жесткий диск компьютера. Эту процедуру выполняет специальная программа, записанная на этом диске. При включении привода компакт - диска по соответствующей команде компьютер начинает выполнять эту программу, в результате этого программы операционной системы в определенном порядке размещаются на его жестком диске. Часть из этих программ называется резидентными, так как при включении компьютера читаются с жесткого диска в оперативную память и находятся там всё время его работы, выполняя заданные функции, другая часть программ называется транзитными в связи с тем, что вызываются в оперативной памяти периодически для решения специальных задач. Когда компьютер отключён, все программы сохраняются на жестком диске и при очерёдном его включении специальная программа-загрузчик записывает резидентную часть операционной системы в оперативную память компьютера.

Разработка операционных систем протекала наряду с разработкой языков программирования и совершенствованием аппаратной части компьютеров. Основная цель, которая ставилась перед разработчиками операционной системы, - максимальная автоматизация процессов выполнения программ компьютерами, наиболее рациональное использование его аппаратных средств и обеспечение по возможности наиболее удобное взаимодействия человека с машиной.

Совершенствование взаимодействия пользователя с ЭВМ (совершенствование интерфейса человек-машина) шло по пути внедрения удобного диалога и представления различных услуг пользователю. В результате были созданы системы программ ведения диалога, так называемые командные процессоры и другие наборы программ, осуществляющие функции интерфейса.

Проблема хранения множества программ и данных на дисках, их рационального использования - загрузки в операционную память компьютера, удаление из неё, записи на другие диски, изменения названий и др. - была решена путем создания программных систем управления файлами.

Слово файл имеет английское происхождение. Оно имеет несколько значений. Самые близкие к смыслу, в котором употребляется понятие файла, в нашем случае такие: подшитые бумаги, картотека, дело, подшивать бумаги.

В компьютерной терминологии сначала под файлом подразумевали поименованную совокупность записей информации, размещенных на диске. Эти записи моли содержать тексты программ, составленных на алгоритмических языках или в кодах машины, а также любые числовые или символьные данные. В первом случае запись называли программным файлом, во втором - файлом данных. Позже понятие файла расширили и стали им называть информацию, размещённую на всех устройствах ввода-вывода компьютера. Появилась, например, такие термины, как выходной файлы, выводной в файл, чтение из файла ит.д. В дальнейшем под файлом мы будем подразумевать поименованную совокупность записей на дисках.

Поскольку совокупность записей поименована, это значит, что она имеет название, это название и есть имя файла, оно состоит из двух частей: собственно имени и его расширения.

Современные операционные системы допускают использование длинных имён (до 30 символов). Однако с целью сокращения письма рекомендуется давать файлам более короткие имена. Среди имён файлов некоторые имена запрещены, как правило, это имена устройств ввода/вывода информации. Имя файла записывается прописными и строчными буквами латинского алфавита и заканчиваются точкой. Далее указывается расширение, состоящее из трёх символов. Вот пример наиболее часто употребляемых расширений имён файлов:

.ASM -программные  файлы на языке ассемблера;

.BAS -программные  файлы на языке BASIC;

.PAS -программные  файлы на языке PASCAL;

.C -программные файлы  на языке Си;

.FOR -программные  файлы на языке FORTRAN;

.DAT -файлы с различного  рода данными;

.EXE -исполняемые  файлы на машинном языке;

.COM -исполняемые  файлы на машинном языке;

.TXT -текстовый или  символьный файл;

.HLP -файлы помощи;

.BAK -копия файла, создаваемая перед его изменением;

.BAT -командные файлы  для операционной системы;

.SYS -файлы операционной  системы.

Таким образом, вся информация, выносимая на диски, представляется в виде файлов. Вся дисковая память того или иного диска условно разбивается на две части: служебную и рабочую. При подготовке дисков к работе в заводских условиях или с помощью специальной программы операционной системы в служебный раздел памяти записывается программа первоначальной загрузки данных с диска в оперативную память, формируется таблица распределения дисковой памяти и главный (корневой) каталог диска.

Главный каталог диска - это последовательность полей также служебной части дисковой памяти. Они используются в следующих целях: для регистрации файла, записываемого на диск, и создания системы подкаталогов, в которых в свою очередь можно регистрировать другие файлы.

Следует подчеркнуть, что главный каталог создаётся производителем диска либо специальной программой операционной системы при его переформатировании. Подкаталоги могут указываться, если необходимо, перед записью файла на диск.

Программа записи-чтения файлов является одной из основных программ операционных систем. Она взаимодействует с целым рядом других программ, связанных с обслуживанием файловой системы: смены текущего каталога, создания и удаления каталога, копирования файлов, вывода файлов на экран монитораё удаления и переименования файлов и др.

Теперь о другой важнейшей функции операционных систем - оперативном слежении за работой всех узлов компьютера в процессе выполнения некоторой программы. Это слежение осуществляется путём немедленной реакцией центрального процессора на любое заведомо определённое событие, которое может произойти в том или ином устройстве компьютера.

В персональных компьютерах предусмотрено 256 типов прерываний с номером от 0 до 255. Часть из этих номеров предназначена для вызова различных программ. Согласно каждому номеру в общей программе операционной системы, обрабатывающей прерывания, расположенной в резидентной памяти компьютера, выделяется её фрагмент (часть) с адресами первой и последней команды. Эти адреса определяются при каждой очередной загрузке резидентной части операционной системы. Адреса первых команд записываются в специальный раздел оперативной памяти (в самом начале) в виде вектора по номерам прерываний. Таким образом, очередная i-я компонента вектора - это адрес начала фрагмента программы операционной системы, обрабатывающего i-е прерывание. Этот раздел получил название вектора прерываний.

Удобный диалог пользователя с компьютером посредством программы операционной системы ведется на специальном языке команд этой системы. Раньше команды формировались на клавиатуре и запускались на выполнение клавишей Enter. В современных компьютерах эти действия выполняются преимущественно с помощью мыши. Насчитывается более 60 команд. Большая часть из них относится к работе с файлами и дисками. Команды выполняются целым набором программ. Основная из них - командный процессор.

Раньше мы говорили о том, что программы операционных систем - это обычные программы, которые после инсталляции операционной системы размещаются и хранится на жестком диске компьютера. Эти программы образуют четко выраженную файловую структуру. Имеется главный каталог системы, в котором зарегистрированы основные файлы: программа загрузки операционной системы, управления вводом-выводом, управления файловой системой, командный процессор, графический интерфейс. Вместе с тем часть программы операционной системы под общим названием BIOS (Basic Input/Output System -базовая система ввода/вывода) записана в микросхеме постоянного запоминающего устройства. Это программы:

1. инициализации  и проверки правильности работы  всех основных узлов компьютера - процессов, памяти, устройств ввода/вывода  и т.д.;

2. первоначальной  загрузки операционной системы  с диска;

3. обслуживания аппаратных  прерываний;

4. настройки узлов  компьютера на заданные режимы  работы.

Сразу же после включения компьютера начинает выполняться программа проверки всех узлов. Эта программа имеет название POST (Power On Self Test). После её завершения начинается загрузка в оперативную память резидентной части операционной системы. Сначала программа первоначальной загрузки из BIOS находит и вызывает с диска, как правило, программу-загрузчик операционной системы, которая последовательно загружает в память файлы, необходимые операционной системе. Последним загружается файлы, обеспечивающие графический интерфейс человек-машина.

До 1995 года на большинстве персональных компьютеров модели IBM PC использовались операционная система фирмы Microsoft MS DOS. На компьютерах Макинтош фирмы IBM PC была оборудована операционная система торговой марки UNIX. С 1995 года операционная система MS DOS стала постепенно заменятся новой операционной системой под названием «Windows» -окна. Идей конструирования этой системы были заимствованы у фирмы Apple и развиты Microsoft в таких версиях, как Windows 95, Windows 98, Windows МЕ, Windows 2000, Windows NT, Windows XP, Windows Vista. В настоящее время наиболее популярной системой в организациях и личном пользовании является Windows XP.

Основное отличие системы Windows от MS DOS состоит в том, что операционная система Windows представляет пользователю графический интерфейс. Это означает, что вместо текстового диалога человек-ЭВМ, который обеспечивала MS DOS через клавиатуру и экран монитора, Windows представляет возможность вести диалог с помощью манипулятора «мышь», воздействуя им на графические изображения, расположенные на экране дисплея. Это значительно удобнее и быстрее, чем набирать тексты команд на клавиатуре и вводить их в компьютер. Для этого все аппаратные и программные объекты компьютера изображаются в виде значков-пиктограмм. Связь пользователя с операционной системой Windows осуществляется через окна - прямоугольные области на экране монитора. Они предназначены для ввода-вывода информации независимо от остальной части его экрана. Отсюда, собственно говоря, и происходит название системы - окна.