1.6 Программное обеспечение информационных систем и технологий

Возможности компьютера как технической основы системы обработки данных определяются возможностями используемого программного обеспечения (программ).

Программное обеспечение (software) – совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов. В самом общем плане программное обеспечение для ПК может быть разделено на системное и прикладное.

Системные программы выполняются вместе с другими видами программ и служат для управления ресурсами компьютера — центральным процессором, памятью, вводом-выводом. Они осуществляют общую организацию процесса обработки информации. К ним относятся, прежде всего, операционные системы, а также средства расширения ОС (системные утилиты), операционные оболочки (файловые менеджеры).

Операционная система (ОС) – это комплекс специальных программных средств, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.

Классификация ОС зависит от особенностей используемого алгоритма управления процессором, памятью, внешними устройствами. По числу одновременно выполняемых задач ОС могут быть разделены на однознадаччные (MS DOS, MSX) и многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows 95). По числу одновременно работающих пользователей на однопользовательские (MS DOS, Windows 3.x, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, Windows NT). По способу распределения процессорного времени между несколькими одновременно существующими в системе процессами в многозадачных ОС можно выделить две группы алгоритмов: невытесняющая многозадачность (Net Ware, Windows 3.x) и вытесняющая многозадачность (UNIX, Windows NT, OS/2).

Также важными свойствами ОС являются поддержка многонитевости и многопроцессорная обработка.

К наиболее распространенным операционным системам относятся: MS DOS , Linux, Mac OS, семейство ОС Windows (3.1; 95; 98; 2000, XP, Vista, 7, 8).

Операционные системы семейства Windows. Семейство операционных семейств под общим названием Windows (Окна) являются операционными системами с графическим пользовательским интерфейсом, изначально выпускаемыми для компьютеров платформы IBM PC. Ее основные средства управления – графический манипулятор (мышь или иные аналогичные) и клавиатура. Данный класс операционных систем предназначен для управления автономным компьютером, но также содержит все необходимое для создания локальной компьютерной сети и имеет средства для интеграции компьютера во всемирную сеть (Интернет). Сегодня используются следующие разновидности OS семейства Windows: Windows 98, Windows МЕ, Windows 2000, различные версии и сборки Windows XP, Windows Vista, Windows 7, Windows 8. Основными достоинствами ОС семейства Windows являются:

• Независимость от аппаратной части компьютера.

• Наличие графического пользовательского интерфейса, позволяющего унифицировать работу с объектами.

• Многозадачность, обеспечивающая возможность запуска и работы сразу с несколькими приложениями.

• Упрощенный способ установки нового оборудования по технологии Plug and Play и динамическое изменение конфигурации системы.

• Объектно-ориентированный подход, позволяющий реализовать механизм встраивания и внедрения объектов OLE (Object Linking Embedding). Этот механизм позволяет копировать и вставлять объекты из одного приложения в другое. Например, работая с документом в текстовом редакторе Word, в него можно встроить изображение, звук, видеофрагменты и получить мультимедиа документ.

• Наличие механизма перетаскивания объектов (drag and drop – возьми и перенеси), реализуемого с помощью мыши и существенно упрощающего процедуры копирования и перемещения объектов.

• Наличие разнообразных средств защиты информации.

• Масштабируемая поддержка памяти и процессоров.

• Широкие возможности работы в сетевой среде.

• Широкие возможности для использования мультимедийных технологий [3].

В OS Windows используются следующие файловые системы:

• файловая система FAT 16 используется Windows 95/98/ME, а также может использоваться Windows NT/2000/XP. Файловая система FAT16 может адресовать 65536 кластеров объемом не более 128 секторов и поэтому используется для дисков объемом не более 4 Гбайт;

• файловая система FAT32 используется для дисков большого объема, так как может адресовать более четырех миллиардов кластеров объемом по 4 Кбайта;

• файловая система NTFS является основной файловой системой Windows NT/2000/XP. В NTFS размер кластера не зависит от размера диска.

Логической единицей хранения информации в ОС семейства Windows является файл. Файл - это определенное количество и информации (программа или данные) имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти компьютера. К атрибутам файла относятся:

• Имя и расширение;

• Текущий размер файла;

• Максимальный размер файла;

• Длина записи;

• Времена создания, последнего доступа и последнего изменения;

• Владелец файла;

• Создатель файла;

• Информация о доступе к файлу;

• Пароль для доступа к файлу;

• Признаки: "только для чтения", "скрытый файл", "системный файл", "архивный файл", "двоичный/символьный файл", "временный файл" а также признак блокировки.

Основным атрибутом файла является его имя. Имя файла - это символьная строка, длина которой зависит от конкретной файловой системы.

Максимальная длина имени файла в MS DOS – до 8 символов латинскими буквами, а расширение файла до 3 символов латинскими буквами; в ОС Windows длина файла составляет 255 символов включая пробелы. Имена не должны содержать следующих символов: \ / : * ? "< >

Файловые менеджеры - это программы, созданные для упрощения работы со сложными программными системами. Они преобразуют неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический интерфейс. Оболочки относятся к системному программному обеспечению и предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и папкам, а также обширные сервисные услуги. Самые первые ОС не имели графического интерфейса и работать приходилось в режиме командной строки(ОS MS DOS). Такой способ взаимодействия достаточно неудобен: необходимо помнить и набирать большое количество команд, поэтому появились программы, облегчающие взаимодействие пользователя с ОС. Они называются программами-оболочками или файловыми менеджерами. Основные функции файл - менеджеров:

• Выполнение основных операций с файлами: копирование, перенос, удаление, создание, поиск и др.

• Универсализм по отношению к любым файлам и каталогам.

• Вывод информацию о том или ином файле или каталоге.

• Обладание интуитивным, удобным, простым, наглядным интерфейсом.

• Обладать расширенным набором операций по работе с файлами, большим, чем стандартный файл-менеджер ОС.

• Поддержка максимального количества встроенных архиваторов.

• Возможность просмотра большинства известных текстовых, мультимедийных файлов.

• Поддержка сетевых протоколов, включая Internet-протоколы.

• Обладание встроенными средствами обслуживания дисков, дублирующими стандартные средства ОС.

В сущности, файл - менеджеры объединены одним принципом работы, который заключается в том, что такие операции, как копирование, перемещение объектов требуют адреса источника и приемника, поэтому все программы условно разделены на два поля (поле приемника и поле источника).

Рассмотрим несколько самых популярных программ данного класса:

• Norton Commander - самый первый файловый менеджер от Питера Нортона, заслуживший всемирную популярность, обладающий всеми основными и некоторыми дополнительными возможностями. Многие программы затем стали сильно походить на эту программу.

• Far Manager является так называемым консольным (псевдографическим) приложением Windows очень похожим на Norton Commander даже по части цветовой схемы. Поддерживает множество различных функций и позволяет самому добавлять различные возможности с помощью плагинов(plugins).

• Total Commander (бывший Windows Commander) создан швейцарским программистом Кристианом Гислером по образу и подобию Norton Commanderа, используют, похоже, большинство пользователей Windows. Для выполнения своей основной задачи - работы с файлами ТС имеет двухпанельный однооконный интерфейс с командной строкой и большим набором "горячих " клавиш, существенно ускоряющих выполнение многих рутинных процессов. А благодаря большому количеству дополнительных функций(разрезание файлов на куски, удобная работа с архивами, с документами, встроенный мощный FTP-клиент и т.д.) TC позволяет отказаться от использования многих вспомогательных утилит.

Архивация - это резервное копирование информации на различные носители информации с целью сохранения программного обеспечения компьютера и защиты его от порчи и уничтожения (умышленного, случайного или под действием компьютерного вируса). Она может сопровождаться сжатием, уплотнением, упаковкой информации с целью ее более рационального размещения на носителе.

Архиваторы - это системные программы, реализующие процесс архивации, позволяющие создавать за счет специальных методов сжатия информации копии файлов меньшего размера и объединять копии нескольких файлов в один архивный файл, а также распаковывать архивы(извлекать файлы из архива). Существуют различные алгоритмы архивации данных без потери информации, т.е. при разархивации данные будут восстановлены в исходном виде. Самый простой алгоритм сжатия данных (running) основан на замене повторяющихся битов (в тексте может иметься последовательность одинаковых символов, в графическом файле – закрашенная одним цветом область и т.д.). Например, в тексте подряд идут 10 пробелов, которые кодируются 10-тью байтами. При архивации они заменяются 3-мя байтами (первый байт – кодирует заменяемый символ; второй байт – специальный байт "флажка" архивации, который указывает на необходимость развернуть первый байт в последовательность байтов; третий байт указывает количество повторяющихся байтов). Алгоритм кодирования одинаковых последовательностей символов (LZW) ищет в текстовых файлах одинаковые слова, а в графических - одинаковые «узоры». Каждый такой фрагмент файла представляется определенным кодом (последовательностью бит) и в процессе архивации при повторных появлениях заменяется ссылкой на первичный код.

Наиболее популярные форматы архивов:

• ZIP - еще со времен DOS-a один из самых популярных и распространенных архивных форматов, основанный на алгоритмах сжатия предложенных в 80-х годах прошлого столетия израильскими математиками Лемпелем и Зивом. Отличается приемлемой степенью сжатия информации и достаточно высоким быстродействием, является сегодня стандартом де-факто в интернете, и его в обязательном порядке поддерживают практически все программы-архиваторы.

• RAR - разработан российским программистом Евгением Рошалем и позволяет получить размер сжатого файла гораздо меньший, чем ZIP, но ценой этому является более продолжительный процесс обработки архива. В целом формат RAR значительно лучше других оптимизирован для решения сложных задач с использованием большого количества файлов и гигабайтных дисковых пространств.

• ARJ - несколько устаревший формат, до сих пор отличающийся, наверное, наиболее широкими возможностями по настройке.

• CAB - применяется в продуктах Microsoft как стандартный для упаковки файлов, имеющий высокий коэффициент сжатия.

• GZIP, TAR - получили наибольшее распространение в системах на базе Unix и ее самой популярной разновидности Linux.

• ACE, 7z - достаточно новые форматы с высокой степенью сжатия.

Многие программы, являющиеся достаточно популярными в мире архиваторов базируются на том или ином формате и носят аналогичные названия. Например, для ОС Windows наиболее популярными являются архиваторы WinRAR, WinZIP, WinACE. Кроме этого все они имеют инструменты для работы с другими форматами архивов. Несмотря на это, могут возникнуть проблемы с совместимостью форматов архивов в различных программах. Во многих случаях удачным решением проблемы совместимости архивов различных типов является создание архивов в виде самораспаковывающихся программ (EXE-файлов), в состав которых входят все необходимые механизмы для извлечения информации из архива, таким образом, отпадает необходимость иметь на компьютере соответствующую программу-распаковщик архива.

Прикладные программы предназначены для того, чтобы обеспечить применение вычислительной техники в различных сферах деятельности человека. Поэтому этот класс программ представляет наибольший интерес для массового пользователя компьютеров. Из-за огромного разнообразия прикладного ПО существует множество вариантов его классификации. Рассмотрим наиболее общую классификацию прикладных программ. Разделим прикладное ПО на 2 больших класса: ПС общего назначения и ПС профессионального назначения.

ПС общего назначения. К таким относятся программы, обеспечивающие выполнение наиболее часто используемых, универсальных задач (текстовые редакторы, табличные процессоры, графические редакторы, СУБД и т.д.). К ним относятся:

• Текстовый редактор Word предназначенный для создания, редактирования и оформления документов;

• Электронные таблицы Excel, используемые для обработки таблично организованной информации, проведения расчетов на ее основе и обеспечение визуального представления хранимых данных и результатов их обработки в виде графиков, диаграмм и т.д.

• Системы управления базами данных СУБД – предназначены для разработки автоматизированных систем управления экономическими объектами, что позволяет решать задачи управления работой крупных предприятий, банков и целого ряда других отраслей.

ПС профессионального назначения. Программы этого класса ориентируются на предметную облать, но проникают в нее достаточно глубоко (издательские системы, САПР - системы автоматизированного проектирования, программы 3D-графики, программы видеомонтажа, нотные редакторы, АСУ - автоматизированные системы управления и т.д.). В отличие от системного ПО, прикладное ПО предназначено для решения профессиональных задач. К ним относятся:

• Программное обеспечение MS Project – предназначено для решения профессиональных задач, связанных с управлением проектами.

• Программное обеспечение 1С – используется для ведения любых разделов бухгалтерского учета на предприятиях различного типа.

• CorelDraw - это профессиональный графический редактор с богатыми настройками и развитой системой управления.

• Adobe Illustrator - основное достоинство программы в том, что она вместе с Adobe Photoshop и Adobe PageMaker образует достаточно мощный пакет для выполнения компьютерной верстки полиграфических изданий и разработки сложных документов.

• Macromedia Freehand - один из самых дружественных и интуитивно понятных векторных редакторов. Программа отличается простотой системы управления и высоким быстродействием, но возможности несколько скромнее, чем у предыдущих редакторов.

• Издательские системы - приобрели широкую популярность в различных сферах деятельности. Компьютерные издательские системы - это комплекс аппаратных и программных средств, предназначенных для компьютерного набора, верстки и издания текстовых и иллюстративных материалов. Главным отличием настольных издательских систем от текстовых редакторов является то, что они предназначены, в первую очередь, для оформления документов, а не для ввода и редактирования. Процесс верстки состоит в оформлении текста и задании условий взаимного расположения текста и иллюстраций. Целью верстки является создание оригинал-макета, пригодного для размножения документа полиграфическими методами (Adobe InDesign, Adobe PageMarker, Corel Ventura, QuarkXPress и др.) [4].