РАЗДЕЛ 2. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Тема 4. Типы программного обеспечения

Системное и прикладное программное обеспечение

Основу любых компьютеров, как и всех вычислительных систем, образует аппаратное обеспечение, часто называемое «железом». Аппаратная часть работает под управлением программного обеспечения, состоящего из совокупности различных программ. Программное обеспечение (ПО) создается программистами28 с применением различных языков программирования. Для разработки ПО на конкретном языке существуют специальные системы программирования – комплексы удобных средств написания и отладки программ непосредственно на самом компьютере.

Без наличия установленного на свой основной информационный носитель работоспособного ПО любой компьютер – всего лишь мертвое «железо». Именно поэтому программное обеспечение – неотъемлемая часть любого компьютера или вычислительной системы. ПО – логическое продолжение технических средств. Другими словами, все интеллектуальные способности компьютера проявляются только за счет выполняемых на нем программ. ПО современных компьютеров включает миллионы разнообразнейших программ – от игровых и офисных до научных.

Для многих начинающих изучение информатики трудно понять, что же такое программа. Процесс познавания облегчается при непосредственном взаимодействии с компьютером во время практических занятий. В самом общем смысле программа – последовательность команд для решения какой-либо задачи. Команда – это описание операции, которую должен выполнить компьютер, она имеет условное обозначение (код), исходные данные (операнды) и результат. Например, у команды «Сложить два числа» операндами являются слагаемые, а результатом – их сумма.

Существует три основных вида существования программ. Любая программа может быть оформлена на бумаге. Когда ПК не имели такого широкого распространения как сейчас, программисты, разрабатывающие проекты будущих программ, студенты, изучающие информатику, писали черновики программ на бумаге. Сейчас, когда ПК стал доступен для многих, гораздо удобнее разрабатывать программы сразу в электронном виде с помощью систем программирования, непосредственно общаясь с компьютером. Тем не менее, лист бумаги – первый способ существования программ, не применяемый сейчас на практике.

При работе компьютера ЦП управляет всеми его составными частями, выполняя текущую программу. В это время выполняемая программа циркулирует по системной шине и внутри связанных с этой программой устройств в виде множества цифровых электрических импульсов (нулей и единиц), которыми закодированы составляющие ее команды. Второй, временный способ существования программ – только во время работы (электрические импульсы не могут существовать без электрического питания) и внутри включенного компьютера – электрические цифровые импульсы.

28 Программист – профессия разработчика программного обеспечения.

40

Первые два способа существования программ не пригодны для пользования ими. Для работы на компьютере необходимо постоянное сосуществование аппаратного и программного обеспечения. Поэтому для хранения программ и служат устройства аппаратной части, называемые накопителями информации (жесткие диски, CD-приводы, дисководы).

Условно все ПО можно разделить на три вида (рис. 2.2.1): системное ПО, управляющее ресурсами и устройствами компьютера; прикладное ПО, обеспечивающие выполнение необходимых пользователям задач; инструментальное ПО, служащее для создания новых программ.

Программное обеспечение

Системное				Инструментальное				Прикладное

Рис. 2.2.1. Виды программного обеспечения

Быстрое развитие и расширение сферы приложения компьютеров резко ускорили процесс развития программного обеспечения, поэтому четких границ между категориями ПО сейчас не существует.

Основу системного ПО образует операционная система – комплекс системных программ, обеспечивающих пользователю удобство работы и управления компьютером и периферией, а также выполнение прикладных программ.

Операционная система (ОС) является первым и наиболее важным программным обеспечением любого компьютера. ОС – это связующее звено между аппаратурой компьютера и выполняемыми программами, с одной стороны, и пользователем – с другой. Основные функции ОС: обслуживание устройств ввода-вывода и периферийных устройств, организация обмена данных между устройствами ПК, обеспечение выполнения прикладных программ, автоматический запуск системы при включении ПК, обнаруживающий ошибки программных и аппаратных средств, формирование удобного пользовательского интерфейса. ОС скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия компонентов компьютера. Опишем некоторые действия, которые выполняют программы ОС при простейшей операции копировании файла с винчестера на дискету:

1.Проверка наличия на исходном жестком диске файла с указанным именем.

2.Проверка наличия файла с таким же именем на целевой дискете.

3.Проверка объема свободного места на целевой дискете для размещения файла, если копияфайлаужеестьнадискете – проверказанимаемогокопиейобъема.

4.Если на целевой дискете создается новый файл – проверка свободного объема в справочнике имен дискеты.

5.Определение формата исходного диска.

6.Определение формата целевой дискеты.

7.Проверка расположения таблицы размещения файлов исходного диска в оперативной памяти.

8.Проверка расположения таблицы размещения файлов целевой дискеты в оперативной памяти.

9.Проверка совпадения размера файла, указанного в справочнике, с действительным размером.

10.Определение используемого объема оперативной памяти в качестве буфера при записи файла.

41

Перечислены далеко не все действия логического уровня. Далее рассмотрим малую часть операций, выполняемых ОС на физическом уровне:

1.Проверка работы двигателя диска.

2.Установка головки диска на нужную дорожку.

3.Определение количества необходимых секторов данных этой дорожки для считывания.

4.Проверка готовности диска. При необходимости – выполнение повторной попытки выполнения операции, повторное позиционирование головки.

5.При неуспешном выполнении повторной попытки – определение количества дальнейших попыток.

6.При неуспешном считывании – формирование запроса пользователю для определения дальнейших действий.

7.В случае успешного считывания – запуск двигателя дисковода, позиционирование его головки на нужную дорожку, проверка дискеты на предмет защиты от записи, считывание буфера памяти, обновление таблицы размещения файлов дискеты, запись файла.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа обслуживаемых пользователей, различают следующие виды ОС: однопользовательские однозадачные, работающие в данный момент только с одной задачей; однопользовательские многозадачные – обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач; многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере нескольким пользователям одновременно запускать несколько задач.

Для управления периферийными устройствами существуют специальные системные программы, называемые драйверами. Драйверы стандартных устройств компьютера записаны в постоянной памяти и образуют базовую систему ввода-вывода – BIOS.

Прикладное ПО – масса всевозможных программ и программных комплек-

сов, способствующих решению различных задач во многих сферах деятельности. К прикладному ПО относятся пакеты29 офисных и графических программ, бухгалтерские и дизайнерские программы, базы данных и многие другие. Более подробно в этом пособии будет рассмотрен пакет прикладных программ

Microsoft Office.

Операционные системы ПК. Дисковые операционные системы. Краткий обзор

Первые операционные системы, использующиеся в ПК, появились в 60-х годах XX века и назывались дисковыми ОС – ДОС (DOS – Disk Operational System). Название обуславливалось тем, что составляющие ДОС программы хранились на каком-либо дисковом носителе ПК: первоначально это были дискеты, затем жесткие диски.

Одна из самых известных в 1980 г. ДОС – QDOS, разработанная фирмой Seattle Computer Products, была модифицирована в 86-DOS, продана небольшой тогда фирме Microsoft. Корпорация IBM поручила Microsoft разработку новой ДОС для IBM PC. В 1981 г. появилась первая версия PC-DOS 1.0. Далее ДОС-ы

29 Комплексы программ, объединенных по каким-либо причинам.

42

для IBM PC разрабатывали параллельно Microsoft, выпускающая MS DOS (последняя версия – 6.22) и сама IBM, выпускающая PC DOS. Вообще, дисковых ОС (как и их версий30) разработано было множество, например, PTS-DOS – одна из многих российских разработок, DR DOS – фирмы Digital Research, которая была продана фирме Novell, дополнена программами для работы с локальной компьютерной сетью, затем продана фирме Caldera, где была дополнена средствами для работы с сетью Интернет и многие-многие другие.

Причинами вымирания дисковых ОС явились два их основных недостатка – однозадачность и неудобный пользовательский интерфейс, работа за ПК с ДОС происходила в так называемом режиме командной строки, из-за чего для работы необходимо было знать множество команд ДОС, их параметров и ключей. Для более комфортной работы с ДОС в разное время разными разработчиками было создано множество так называемых программных оболочек, позволяющих не держать постоянно рядом с ПК книги с описанием команд ДОС.

Ниже приведены несколько самых простейших команд MS-DOS:

cls – очистка экрана дисплея от видимой информации;

date – установка системной даты;

cd <имя каталога> – вход в подкаталог;

cd .. – переход в родительский каталог;

cd \ – выход в корневой каталог;

dir – просмотр содержимого текущего каталога, та же команда с ключом p (dir/p) – вывод информации текущего каталога постранично (необходимо, когда весь список не умещается на экране монитора);

md <имя каталога> – создание каталога;

move <старое имя файла> <новое имя файла> – перенос/переименование

файла;

type <имя файла> – вывод содержания текстового файла на экран;

copy <имяфайла-источника>[диск:]<путь/имяфайла> – копированиефайла;

del <имя файла> – удаление файла;

ver – вывод текущей версии MS DOS.

Графические операционные системы. Краткий обзор ОС семейства Windows

На смену ДОС для ПК постепенно приходили более удобные и прогрессивные многозадачные, так называемые графические операционные системы. В 1985 г. Microsoft выпустила первую и очень «сырую» графическую оболочку для MS-DOS – Windows версии 1.0, в 1990 г. выпущена более усовершенствованная

Windows 3.0, в 1992 г. – Windows 3.1 и 3.1131 (получившие широкое распростра-

нение и в России). Все это были только программные оболочки, устанавливающиеся на ПК с имеющейся ДОС и позволяющие чуть более комфортно чувствовать себя при работе на ПК. Операционные среды Windows 1.0-3.11 требовали для своей работы первоначальной загрузки ДОС и не являлись операционными системами.

30То есть более усовершенствованных и дополненных новыми компонентами ДОС.

31Версия 3.11 отличалась от 3.1 наличием программ для работы в ЛВС.

43