Курс лекций по информатике _часть 1_

61

К имени файла может добавляться приставка, указывающая дисковое запоминающее устройство (привод), на котором хранится файл (А:, В:, С: и т.д.) и каталог или цепочка каталогов, например:

A:razd.txt;

C:number.dat;

C:\DOS\SYS\format.exe.

Имя файла с приставкой-указателем устройства и цепочки каталогов называется путем или спецификацией файла. Полный путь файла (включающий имя привода и всю цепочку каталогов) определяет его местоположение в древовидной структуре каталогов. Пример такой структуры представлен на рис. 7.1.

Привод		Подкаталоги					Файлы
С:\			DOS\				format.exe
корневой							. . .
каталог							undelete.exe
			NU\				nu.exe
							. . .
							nu.hlp
								config.sys
							. . .
								autoexec.bat

Рис. 7.1. Пример древовидной структуры каталогов и файла

Отметим, что в среде MS DOS для любой выполняемой программы или отдельных ее компонентов (например, левой и правой панели оболочки Norton Commander) устанавливается текущий каталог. Если адресуемый файл находится в текущем каталоге, то достаточно указать только его имя. в противном случае необходимо указать путь поиска данного файла по дереву каталогов в команде

PROMPT в файле автозапуска autoexec.bat.

ОС освобождает пользователя от необходимости иметь каталоги размещения файлов, требуемые для доступа к ним, и ведет их сама. При обращении к файлу пользователю достаточно указать его спецификацию (путь к файлу и имя). ОС сначала обращается к файлу-каталогу, находит в нем сведения о местоположении файла на диске, затем выполняются требуемые действия.

При доступе к данным на диске ОС использует хранящуюся в нем таблицу размещения файлов – FAT (File Allocation Table), корневой каталог (root) и подкаталоги. Стартовый сектор (загрузочная запись), таблица размещения файлов, корневой каталог и остающееся свободным пространство памяти диска, называемое областью данных, являются элементами файловой структуры диска. Они создаются операционной системой в процессе инициализации диска. Ниже на рис. 7.2 показана структура размещения данных на диске:

62

Стартовый сектор

File Allocation Table (FAT)

Корневой каталог

Файлы, каталоги, свободное поле

Compressed Volume File (CVF)

Рис. 7.2. Элементы файловой структуры диска

Жесткие диски характеризуются возможностью предварительного разбиения их на разделы. Поэтому в начальных секторах жесткого диска содержится информация о количестве разделов, их местоположении и размерах. Разделы жесткого диска рассматриваются как автономные виртуальные диски. Каждый из них инициализируется отдельно, имеет собственное имя (C:, D:, E:,…) и элементы файловой структуры, такие же, как у гибких дисков.

В процессе работы компьютера содержимое диска меняется: добавляются новые файлы, удаляются ненужные, изменяется объем файлов и т.д. Для выполнения этих операций необходимо отслеживать распределение пространства диска между файлами. В MS DOS эта задача решается с помощью FAT. Для каждого файла в FAT создается цепочка элементов, каждый из которых указывает область фиксированной длины (кластер), занимаемую частью файла на диске. В каталоге, содержащем имя файла, имеется указатель к началу цепочки. При стирании файла элементы FAT и адресуемые ими области данных освобождаются (помечаются как свободные) и могут быть использованы для другого файла.

Достоинством такой организации является возможность осуществления прямого доступа к данным файла. Недостатком является постепенное фрагментирование диска при активной работе с файловой системой по уничтожению, созданию и изменению объема файлов. При этом занимаемое файлами пространство "разорвано" по всему диску. Фрагментирование значительно увеличивает время доступа к данным надиске.

Область данных занимает большую часть диска – от конца корневого каталога до последнего сектора. Участки памяти из области данных выделяются группами из одного или нескольких последовательных секторов, называемых кластерами. Размер сектора составляет 512 байтов.

FAT содержит информацию о расположении файлов, свободном пространстве надискеинеисправныхблоках, атакжекодформатадиска.

Каталог представляет собой справочник, содержащий сведения о местоположении, размере, дате и времени обновления файлов. Для каждого файла на диске имеется один элемент в определенном каталоге. Один элемент корневого каталога выделяется для метки диска. Для каждого каталога имеется элемент в его родительском каталоге. Кроме того, каждый каталог, за исключением корневого, содержит по одному элементу для специальных имен "." и "..". Эти элементы указывают начало цепочки в FAT соответственно для самого каталога и для его родительского каталога. Такая система описания каталогов обеспечивает возможность сокращенного написания пути к файлу, когда он проходит через родительский каталог. Здесь особен-

63

но важна возможность написания программ, просматривающих все дерево каталогов произвольнойструктуры.

Каждый каталог имеет длину 32 байта. В его структуру входят следующие элементы:

поле имени (8 байт для MS DOS и 255 для Windows, начиная с Windows 95 и более поздних версий; недостающие символы заменяются пустыми позициями справа);

расширение имени (3 байта);

атрибуты файла (1 байт; каждый бит этого поля задает определенный атрибут: 0 – защищенный, 1 – скрытый1, 2 – системный, 3 – метка тома, 4 – каталог, 5 – архивный или обычный, 6 – не используется, 7 – не используется);

резервное поле (10 байт);

поле "время" (2 байта; его содержимое рассматривается как целое число без знака, вычисляемое по формуле: часы х 2048+минуты х х 32+секунды/2);поле "дата" (2 байта; его содержимое рассматривается как целое число

без знака, вычисляемое по формуле: (год-1980)х512+месяц х 32+день; календарь поддерживается с 1980 по 2099 год);номер первого кластера файла (2 байта; содержимое этого файла одно-

временно служит указателем к первому кластеру файла в поле данных и к первому элементу в цепочке FAT);

размер файла (4 байта).

64

ЛЕКЦИЯ 8. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ (ОКОНЧАНИЕ)

8.1. Прикладные программы

Прикладным называется программное обеспечение (ПО), предназначенное для решения определенной целевой задачи из проблемной области. Часто такие программы называют приложениями.

Спектр проблемных областей в настоящее время весьма широк и включает в себя по крайней мере следующие: промышленное производство, инженерную практику, научные исследования, медицину, управление (менеджмент), делопроизводство, издательскую деятельность, образование и т. д.

Из всего разнообразия прикладного ПО выделяют группу наиболее распространенных программ (типовые пакеты и программы), которые можно использовать вомногихобластяхчеловеческойдеятельности.

К типовому прикладному ПО относят следующие программы:текстовые процессоры;табличные процессоры;

системыиллюстративнойиделовойграфики(графическиепроцессоры);системы управления базами данных;экспертные системы;

программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных.

Предлагаемые на рынке ПО приложения, в общем случае, могут быть выполнены как отдельные программы либо как интегрированные системы. Интегрированными системами обычно являются экспертные системы, программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных, а также офисные системы. Примером мощной и широко распространенной интегрированной системы является офисная система Microsoft Office.

8.2. Системы программирования

Системы программирования, или средства разработки программ (IDE – Integrated Develop Environment – дословно "интегрированная среда для разработки"), используются для разработки нового программного обеспечения, как системного, так и прикладного.

К ним относятся такие системы, как, например, Turbo Basic, Turbo Pascal, Fortran Power Station, Delphi и др.

Указанные системы включают входной язык программирования (Basic, Pascal, Fortran, Object Pascal и др.), компилятор, редактор связей, отладчик, а также справочную систему, содержащую описание входного языка программирования и описание работы с самой системой.

65

8.3. Классификация программного обеспечения

Все пакеты прикладных программ (ППП) могут быть разбиты на три группы: пакеты, расширяющие возможности операционных систем; пакеты общего назначения; пакеты, ориентированные на работу в АСУ.

Пакеты прикладных программ, реализующие возможности операционных систем, обеспечивают функционирование ЭВМ различных конфигураций. К ним относятся пакеты, обеспечивающие работу многомашинных комплексов типовых конфигураций, диалоговые системы, системы для работы в реальном масштабе времени, удаленную пакетную обработку.

Пакеты прикладных программ общего назначения включают в себя набор программ для широкого круга применений: для алфавитно-цифровых и графических дисплеев, графопостроителей, систем программирования для языков PL/1, СИМУЛА 67, систем программирования для специальных языков, а также для научно-технических расчетов, математического программирования, обработки матриц, различного вида моделирования, решения задач теории массового обслуживания и т.д.

Пакеты, ориентированные на работу в АСУ, включают в себя набор программ для общецелевых систем обработки банков данных; информационнопоисковых систем общего назначения, систем обработки документов.

Пакеты прикладных программ являются наиболее динамично развивающейся частью программного обеспечения: круг решаемых с помощью ППП задач постепенно расширяется. Во многом внедрение компьютеров практически во все сферы деятельности стало возможным благодаря появлению новыхи совершенствованию существующихППП.

Структура и принципы построения ППП зависят от класса ЭВМ и операционной системы, в рамках которой этот пакет будет функционировать. Наибольшее количество разнообразных ППП создано для IBM PC-совместимых компьютеров с операционными системами MS DOS и Windows. Классификация этих пакетов программ по функционально-организационному признаку представлена на рис 8.1.

Каждая группа пакетов имеет свои проблемы организации, трудности разработки и создания. Каждый пакет в зависимости от ЭВМ и его назначения реализуется на конкретном языке программирования в соответствии с требованиями, предъявляемыми к пакету, и возможностями языка.

В приведенной классификации не указаны игровые программы – они не являются инструментом для автоматизации, профессиональной деятельности и предназначены для доступа. Отсутствие программ-переводчиков, орфографии, электронных словарей связано с тем, что эти программы являются функциональным дополнением ППП типа редактора текста, презентации и т. п. Наблюдается тенденция включения этих программ в состав ППП.

Существующие ППП охватывают почти все сферы человеческой деятельности, связанной с обработкой информации. Развитие и совершенствование

ППП – поступательный процесс, поэтому следует ожидать появления новых

ППП, возможности которых превзойдут достижения настоящих пакетов.

66

Пакеты прикладных программ

ПроблемноИнтегрированные ориентированные

Текстовые процессоры

НИС

Графические редакторы

Растровые Векторные

Демонстрационная

графика

Системы мультимедиа

САПР

Организаторы работ

Табличные процессоры

СУБД

Распознавание символов

Финансовые, аналитикостатистические

Полносвязанные

Объектно-связанные

ПрофессиоПользованальные тельские

Рис. 8.1. Классификация пакетов прикладных программ

67

8.4. Проблемно-ориентированные ППП

Проблемно-ориентированные ППП - наиболее развитая в плане реализуемых функций и многочисленная по количеству созданных часть ППП. Она включает следующие программно-ориентированные продукты: текстовые процессоры, издательские системы, графические редакторы, демонстрационную графику, системы мультимедиа, ПО-САПР, организаторы работ, электронные таблицы (табличные процессоры), системы управления базами данных, программы распознавания символов, финансовыеианалитико-статистическиепрограммы.

Текстовые процессоры – специальные программы, предназначенные для работы с документами (текстами), позволяющие компоновать, форматировать, редактировать тексты при создании пользовательского документа. Обычно они включают в себя дополнительные функции по работе с блоками текста и объектами. Признанными лидерами в части текстовых процессоров для ПЭВМ являются MS WORD,

WordPerfect,AmiPro.

Настольные издательские системы (НИС) – программы, предназначенные для профессиональной издательской деятельности и позволяющие осуществлять электронную верстку широкого спектра основных типов документов, типа информационного бюллетеня, краткой цветной брошюры и обычного каталога или торговой заявки, справочника.

Наилучшими пакетами в этой области для ПЭВМ являются: Corel Ventura, PageMaker, QuarkXPress, FrameMaker, Microsoft Publisher, PagePlus, CompuWork Publisher.

Графические редакторы – пакеты, предназначенные для обработки графической информации. Они делятся на ППП обработки растровой графики и изображений и векторной графики.

ППП первого типа предназначены для работы с фотографиями и включают в себя набор средств по кодированию фотоизображений в цифровую форму. Признанный лидер среди пакетов данного класса – Adobe Photoshop.

Известны также пакеты Aldus Photo Styler, Picture Publisher, Photo Works Plus. Все программы ориентированы на работу в среде Windows.

Пакеты для работы с векторной графикой предназначены для профессиональной работы с художественной и технической иллюстрацией и с последующей цветной печатью (на рабочем месте дизайнеров, например), занимают промежуточное положение между пакетами для систем автоматизированного проектирования (САПР) и настольными издательскими системами. Своеобразным стандартом в этом классе является пакет CorelDraw. Можно также отметить такие пакеты, как

Adobe Illustrator, Aldus Free Hand, Professional Draw.

Электронные таблицы (табличные процессоры) – пакеты программ, предна-

значенные для обработки табличным образом организованных данных. Пользователь имеет возможность с помощью средств пакета осуществлять разнообразные вычисления, строить графики, управлять форматом ввода-вывода данных, компоновать данные, проводить аналитические исследования и т.п.

В настоящее время наиболее популярными и эффективными пакетами дан-

ного класса являются MS Excel, Improv, QuattroPro, 1-2-3.

68

Организаторы работ – это пакеты программ, предназначенные для автоматизации процедур планирования использования различных ресурсов (времени, денег, материалов) как отдельного человека, так и всей фирмы или ее структурных подразделений. Целесообразно выделить две разновидности пакетов данного класса: управление проектами (представители Time Line, MS Project, CA-Super Project) и организации деятельности отдельного человека (представители Lotus Organizer, ACTI выполняют функции электронных секретарей и предназначены для эффективного управления деловыми контактами).

Системы управления базамиданных (СУБД)предназначены для автоматизации процедур создания, хранения и извлечения электронных данных. Многие существующие экономические, информационно-справочные, банковские программные комплексыреализованысиспользованиеминструментальныхсредствСУБД.

Для различных классов компьютеров и операционных средств разработано множество СУБД, отличающихся по способу организации данных, формату данных, языку формирования запросов. Наиболее распространенными пакетами для ПЭВМ типаIBMPCявляютсяdBase,Paradox,FoxPro,MicrosoftAccess,Oracle.

Пакеты демонстрационной графики являются конструкторами графических образов деловой информации, призванные в наглядной форме представлять результатынекоторогоаналитическогоисследования.

Работа с пакетами этого типа строится по следующей схеме: разработка общего плана представления, выбор шаблона для оформления элементов, формирование и импорт элементов, таких, как текст, графики, таблицы, диаграммы, звуковые эффекты и видеоклипы. Программы просты в работе и снабжены интерфейсом, почти не требующим специального изучения. К наиболее популярным пакетам данного типа относятся PowerPoint, Harvard Graphics,

WordPerfect Presentations, Freelance Graphic.

Пакеты программ мультимедиа предназначены для использования ПЭВМ для отображения и обработки аудио- и видеоинформации. Помимо программных средств компьютер при этом должен быть оборудован дополнительными платами, позволяющими осуществлять ввод-вывод аналоговой информации, ее преобразование в цифровую форму.

Программы мультимедиа для ПЭВМ появились сравнительно недавно благодаря значительному росту вычислительных возможностей ПК и большим достижением в области производства оптических дисков. Это связано с тем, что представление аналоговой информации в цифровом виде требует огромные объемы памяти. Поэтомуработа с файлами большого размера возможна лишь при наличии быстродействующего процессора. Кроме того, распространение таких мультимедиа-приложений невозможно на традиционных магнитных дискетах, для этого необходимо либо использовать оптические ком- пакт-диски(CD-ROM),либофлэш-карты.

Средимультимедиа-программможновыделитьдвенебольшиегруппы:пакеты для обучения и досуга;программы для подготовки видеоматериалов для создания мультимедиа

представлений, демонстрационных дисков и стендовых материалов.

К пакетам данного типа относятся Director for Windows, Multimedia Viewer Kit, NEC MultiSpin.

69

Системы автоматизации проектирования – другая разновидность пакетов программ, связанных с обработкой графических изображений. Они предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, автомобилестроении, промышленном строительстве и т.п. Пакеты САПР обладают набором инструментальных средств, обеспечивающих реализацию многих основных функций (работа в сети пользователей, экспорт-импорт файлов всевозможных форматов, масштабированиеобъектов, управлениеобъектами, перерисовка, работасцветомипр.).

Своеобразным стандартом среди программ данного класса являются пакеты AutoCAD фирмы Autodesk. Также отметим программы DesignCAD, GraficCAD Professional, Drawbase, Microstation, Ultimate CAD Base и Turbo CAD. Перечис-

ленные пакеты отличаются богатством функциональных возможностей и предназначены для функционирования в среде Windows (Windows NT) или OS/2.

Программы распознавания символов предназначены для перевода графи-

ческого изображения букв и цифр в ASCII-коды этих символов. Используются, как правило, совместно со сканерами.

Пакеты данного типа обычно включают разнообразные средства, облегчающие работу пользователя и повышающие вероятность правильного распознавания. К пакетам данного типа относятся Fine Reader, Cuneiform, TigerTM,

Omni Page.

Разнообразными пакетами представлена группа финансовых программ: для ведения деловых записей типа записной книжки и расчета финансовых операций.

Для расчета величины налогов можно использовать программы Turbo Tax for Windows, Professional Tax Edge.

С помощью программ Quicken, DacEasy Accounting, Peachtree for Windows можно автоматизировать бухгалтерский учет. Эту же функцию выполняет ряд отечественных программ: "Турбобухгалтер", "1С: Бухгалтерия", "Бухгалтер" фирмы "Атлант-Информ" и др.

Для аналитических исследований используются хорошо зарекомендовавшие себя зарубежные статистические пакеты (StatGraphics, Systas) и отечественная разработка "Статистик-Консультант". Эти пакеты требуют соответствующим образом подготовленных специалистов, отличаются высокой стоимостью и, кроме того, простейшие и в то же время наиболее часто используемые статистические расчеты можно выполнить с использованием табличных процессоров.

8.5. Интегрированные ППП

Интегрированные пакеты программ – по количеству наименований про-

дуктов немногочисленная, но в вычислительном плане довольно мощная и активно развивающаяся часть ПО.

Идея создания интегрированных программных комплексов не нова и в той или иной мере была реализована во всех поколениях ЭВМ.

Внимание к этой проблеме объясняется как расширением сферы применения вычислительной техники, так и стремлением фирм-разработчиков программного обеспечения не "потерять" своих клиентов с переходом на более совершенные системы обработки данных.

70

Традиционные, или полносвязанные, интегрированные комплексы представляют собой многофункциональный автономный пакет, в котором одно целое соединены функции и возможности различных специализированных (про- блемно-ориентированных) пакетов, родственных в смысле технологии обработки данных на отдельном рабочем месте. Типичными представителями таких программ являются пакеты Framework, Symphony, а также пакеты нового по-

коления Microsoft Word, Lotus Works.

Врамках интегрированного пакета обеспечивается связь междуданными, однако при этомсужаютсявозможностикаждойкомпонентыпосравнениюсаналогичным специализированным пакетом. Интерфейс более ранних программ перегружен различными средствами обмена данных и описаниями среды работы, что требовало от пользователя определенных навыков и знаний в части переключения режимов пакета, форматов данных, принципов хранения и манипулирования различными типами данных, что в конечном счете снижало привлекательность пакетов. В современных пакетах (например, Microsoft Works) этот недостаток изжит: простота интерфейса позволяетприменятьпегобезпредварительногообученияперсонала.

Внастоящее время активно реализуется другой подход интеграции программных средств: объединение специализированных пакетов в рамках единой ресурсной базы, обеспечение взаимодействия приложений (программ пакета) на уровне объектов и единого упрощенного центра-переключения между приложениями. Интеграция в этом случае носит объектно-связанный характер.

Типичные и наиболее мощные пакеты данного типа: Borland Office for Windows, Lotus SmartSuite for Windows, Microsoft Office. В профессиональной редак-

ции этих пакетов присутствуют четыре приложения: текстовый редактор, СУБД, табличный процессор, программы демонстрационной графики. Целесообразность создания таких пакетов, очевидно, связана с желанием получить дополнительный эффект от интеграции по отношению к простой сумме составляющих его компонент. Этот эффект должен достигаться за счет согласованного взаимодействия компонент

впроцессе работы пользователя. При традиционном подходе к интеграции программ этот выигрыш может быть легко сведен на нет отсутствием нужной пользователю функции, присутствующей в специализированном пакете, и необходимостью в пусть небольшом, нодополнительномобучении.

Особенностью нового типа интеграции пакетов является использование общих ресурсов. Здесь можно выделить четыре основных вида совместного доступа к ресурсам:

использование утилит, общих для всех программ комплекса; так, например, утилита проверки орфографии доступна из всех программ пакета;применение объектов, которые могут находиться в совместном использовании нескольких программ;реализация простого метода перехода (или запуска) из одного приложения к другому;

реализация построенныхна единыхпринципахсредств автоматизации работы с приложением (макроязыка), что позволяет организовать комплексную обработку информации при минимальных затратах на программирование и обучениепрограммированиюнаязыкемакроопределений.