Лекция 5

Системное и прикладное программное обеспечение ПК

Система программного обеспечения (ПО) ПК. Классификация программного обеспечения по способу распространения и по функциональному признаку.

Системное ПО: операционные системы, инструментальные системы, сервисные системы, коммуникационные системы, системы технического обслуживания. Краткая характеристика, назначение и особенности популярного системного ПО.

Классификация прикладного ПО. Назначение и популярные представители различных групп прикладного программного обеспечения. Офисные пакеты – пакеты MS Office и Open Office.

1. Сис­те­ма про­грамм­но­го обес­печения (по) персонального компьютера (пк).

ПК, как и лю­бая ЭВМ, яв­ля­ет­ся лишь ис­пол­ни­те­лем про­грамм, написанных человеком. Прак­тичес­ки без про­грамм не­воз­мож­но ПК за­ста­вить сде­лать что-ни­будь по­лез­ное. Поэтому на­бор про­грамм яв­ля­ет­ся не­отъ­ем­ле­мой час­тью лю­бо­го ПК.

Под про­грам­мой по­ни­ма­ют опи­са­ние, вос­при­ни­мае­мое ЭВМ и дос­та­точное для дос­ти­же­ния по­став­лен­ной цели.

Со­во­куп­ность про­грамм, при­ме­няе­мых на ПК, пред­став­ля­ет со­бой сис­те­му ПО ПК. По функ­цио­наль­но­му при­зна­ку ПО ПК де­лит­ся на сле­дую­щие две груп­пы: сис­тем­ное и при­клад­ное ПО (см. рис. 1).

Системное ПО является программным дополнением к аппаратной части ПК, служит для поддержки работы других программ, а так же предоставляет пользователю ряд дополнительных услуг.

Прикладное ПО представляет собой широкий набор программ, предназначенный для решения конкретных (узкоспециализированных) прикладных задач.

Сис­тем­ное про­грамм­ное обес­печение включает в се­бя сле­дую­щие груп­пы:

• - опе­ра­ци­он­ные сис­те­мы;

• - сер­вис­ные сис­те­мы;

• - коммуникационные системы;

• - ин­ст­ру­мен­таль­ные сис­те­мы;

• - сис­те­мы тех­ничес­ко­го об­слу­жи­ва­ния.

Прикладное ПО включает:

• текстовые процессоры (редакторы);

• электронные таблицы;

• системы управления базами данных (СУБД);

• программы работы с графикой;

• настольные издательские системы;

• интегрированные системы;

• программы автоматизации работы с документами;

• словари и программы перевода;

• системы автоматического проектирования;

• музыкальные и звуковые редакторы;

• математические пакеты;

• экспертные системы и т.д.

Рас­смот­рим крат­ко ка­ж­дую груп­пу ПО.

2. Сис­тем­ное про­грамм­ное обес­печение.

1. Опе­ра­ци­он­ные сис­те­мы (ОС).

ОС на­зы­ва­ют ком­плекс про­грамм, обес­печиваю­щий управ­ле­ние ре­сур­са­ми ЭВМ и про­цес­са­ми, ис­поль­зую­щи­ми эти ре­сур­сы.

Под ре­сур­сом по­ни­ма­ют лю­бой ло­гичес­кий или фи­зичес­кий ком­по­нент ЭВМ и пре­дос­тав­ляе­мые им воз­мож­но­сти.

Ос­нов­ны­ми ре­сур­са­ми яв­ля­ют­ся МП, ОП и ПУ.

Управ­ле­ние ре­сур­са­ми сво­дит­ся к вы­пол­не­нию сле­дую­щих функ­ций:

1) уп­ро­ще­нию дос­ту­па к ре­сур­сам;

2) рас­пре­де­ле­нию ре­сур­сов ме­ж­ду кон­ку­ри­рую­щи­ми за них про­цес­са­ми.

Та­ким об­ра­зом, ОС под­дер­жи­ва­ет два ви­да ин­тер­фей­са¹: поль­зо­ва­тель­ский и про­грамм­ный (см. рис. 2а).

Про­цес­сом (за­дачей) на­зы­ва­ет­ся по­сле­до­ва­тель­ность дей­ст­вий, пред­пи­сан­ных про­грам­мой или ее ло­гичес­ки за­кончен­ной час­тью, а так­же дан­ные, ис­поль­зуе­мые при вычис­ле­ни­ях.

В на­стоя­щее вре­мя для IBM-со­вмес­ти­мых ПК раз­ра­бо­та­ны и ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся (используются) сле­дую­щие ОС: 1) ОС се­мей­ст­ва СР/М; 2) ОС се­мей­ст­ва DOS; 3) ОС се­мей­ст­ва OS/2; 4) ОС се­мей­ст­ва UNIX; 5)ОС семейства Windows.

Сис­те­ма СР/М (Control Program for Microcomputers) бы­ла раз­ра­бо­та­на в 1974 г. фир­мой Digital Research и ис­то­ричес­ки яв­ля­ет­ся од­ной из пер­вых ОС для ПК. Она пред­на­значена для управ­ле­ния ре­сур­са­ми 8-раз­ряд­ных ПК на ос­но­ве МП I8080 и фак­тичес­ки слу­жит стан­дар­том для дан­но­го клас­са ПК.

ОС се­мей­ст­ва DOS вплоть до середины 1995 г. (до момента выпуска на рынок интерфейсной среды WINDOWS 95) яв­ля­лись са­мы­ми по­пу­ляр­ны­ми ОС для ПК. Из дан­но­го се­мей­ст­ва наи­бо­лее из­вест­на сис­те­ма MS DOS (Microsoft Disc Operating System - дис­ко­вая опе­ра­ци­он­ная сис­те­ма фир­мы Microsoft).

Пер­вая вер­сия MS DOS бы­ла вы­пу­ще­на в 1981 г. в свя­зи с по­яв­ле­ни­ем ПК IBM PC. Среди пользователей ПК в разные времена были весьма популярны раз­личные вер­сии MS DOS (в скобках ука­зан год вы­пус­ка вер­сии ОС): 3.3 (1987 г.), 4.0 (1988 г.), 5.0 (1991 г.), 6.2 (1993 г.) и 6.22 (1994 г.).

ОС дан­но­го се­мей­ст­ва од­но­за­дачные, но име­ют и не­ко­то­рые эле­мен­ты мно­го­за­дачнос­ти. В час­т­но­сти, мож­но ор­га­ни­зо­вать фо­но­вую печать на прин­те­ре. Все вер­сии DOS со­вмес­ти­мы сни­зу вверх (то оз­начает, что про­грам­ма, раз­ра­бо­тан­ная для DOS млад­ших вер­сий, бу­дет ра­бо­тать и под управ­ле­ни­ем стар­ших вер­сий).

Сис­те­ма DOS об­ла­да­ет це­лым ря­дом дос­то­инств, сре­ди ко­то­рых - под­держ­ка ие­рар­хичес­кой фай­ло­вой струк­ту­ры, про­сто­та и удоб­ст­во поль­зо­ва­тель­ско­го ин­тер­фей­са, не­боль­шой объ­ем (око­ло 60 Кбайт) тре­буе­мой для раз­ме­ще­ния па­мя­ти, под­держ­ка ря­да на­цио­наль­ных ал­фа­ви­тов и т.д.

ОС се­мей­ст­ва OS/2. В 1987 г. для но­во­го се­мей­ст­ва ПК PS/2 фир­мой IBM со­вме­ст­но с фир­мой Microsoft бы­ла соз­да­на мно­го­за­дачная 32- разрядная графическая опе­ра­ци­он­ная сис­те­ма OS/2 вто­ро­го по­ко­ле­ния (Operating System/2). Приложения в среде OS/2 работают в режиме вытесняющей многозадачности с разделением времени. При вытесняющей многозадачности ОС делит ресурсы МП между выполняющимися процессами (при кооперативной многозадачности, имеющей место в Windows 3.1, работающие программы делят процессорное время путем опроса друг друга). Файловая система OS/2 обладает более высокой производительностью, чем FAT MS DOS, лучше защищена от сбоев и поддерживает длинные имена файлов (до 256 символов).

OS/2 не по­лучила сре­ди поль­зо­ва­те­лей ПК та­кой по­пу­ляр­но­сти как MS DOS. Это свя­за­но как с субъ­ек­тив­ным фак­то­ром (кон­сер­ва­тиз­мом поль­зо­ва­те­лей), так и с не­дос­тат­ка­ми са­мой сис­те­мы. К не­дос­тат­кам дан­ной ОС сле­ду­ет от­не­сти низ­кую ре­ак­тив­ность, вы­со­кие тре­бо­ва­ния к объ­е­му па­мя­ти (OS/2 для

сво­его раз­ме­ще­ния тре­бу­ет око­ло 500 Кбайт и тре­бу­ет для ПК не ме­нее 2 Мбайт об­щей па­мя­ти).

ОС се­мей­ст­ва UNIX. UNIX-сис­темы являются многопользовательскими и многозадачными операционными средами. К числу основных достоинств ОС UNIX следует отнести практически неограниченный размер исполняемых программ, наличие встроенных в ОС средств поддержки локальной сети, электронной почты, планирования выполнения программ, средств вызова программ через определенные промежутки времени или в определенные моменты времени, контроль доступа к программам, многооконный интерфейс. ОС UNIX уже за­вое­ва­ла ли­ди­рую­щее по­ло­же­ние почти во всех клас­сах ЭВМ - су­пер­ЭВМ, ми­ни-­су­пе­рЭВМ, ми­ни-ЭВМ и ин­же­нер­ных АР­Мах.

Операционные системы семейства Windows.

ОС MS DOS до конца 80-х годов прошлого столетия была самой массовой и популярной ОС для IBM-совместимых ПК. Такая популярность объясняется рядом несомненных достоинств, которыми обладала MS DOS. Но наряду с достоинствами данной ОС были присущи и серьезные недостатки, к которым если и можно было относится снисходительно в начале появления MS DOS, то к концу 80-х годов недостатки выглядели как хроническая болезнь данного семейства ОС, мириться с которой становилось все труднее и труднее.

Основными недостатками MS DOS были:

• ограниченный набор средств, предоставляемых ОС разработчикам программного обеспечения по управлению оборудованием ПК – приходилось разрабатывать собственные программы для вывода информации на принтер, дисплей, коммуникационными портами и т.д., что в конечном счете увеличивало сроки разработки программного обеспечения и приводило к их удорожанию;

• отсутствие унифицированного пользовательского интерфейса создавало неудобства для пользователей – каждая прикладная программа имела свой уникальный набор команд, обеспечивающих взаимодействие пользователя с программой.

Таким образом, недостатки DOS создавали неудобства как для разработчиков программ, так и для пользователей. Ситуация приобретала характер, требующий немедленного разрешения. Тем более, что на ПК фирмы Apple имелась ОС, предоставляющая пользователю удобный графический интерфейс, полную совместимость прикладных программ с аппаратным обеспечением)

Для преодоления недостатков MS DOS фирма Microsoft выпускает в 1992 году ОС под названием Windows 3.1, которая в строгом понимание была не операционной средой, а интерфейсной системой (Windows 3.1 инсталлировалась «поверх» MS DOS).

До середины лета 1995 г. бес­спор­ным ли­де­ром сре­ди ин­тер­фейс­ных сис­тем яв­ля­лась сис­те­ма WINDOWS 3.1, разработанная фирмой Microsoft надстройка над операционной системой MS DOS. Широкое распространение операционной оболочки WINDOWS 3.1 обусловлено:

• при­вле­ка­тельным для поль­зо­ва­те­лей ПК гра­фичес­ким ин­тер­фей­сом;

• воз­мож­но­стя­ми мно­го­за­дачно­го ре­жи­ма;

• независимостью программ от внешних устройств;

• доступностью всей оперативной памяти;

• удобством обмена данными между Windows -приложениями;

• возможностью использования масштабируемых шрифтов True Type;

• организацией встроенных справочников системы;

• поддержкой мультимедиа (восприятие звуков, поддержка движущихся изображений).

Наряду с несомненными достоинствами Windows 3.1 имела и недостатки. К их числу можно отнести:

• все перечисленные выше преимущества получены за счет увеличения нагрузки на аппаратную часть ПК (комфортная работа с Windows - оболочкой и ее приложениями обеспечивается лишь на ПК с МП I80486, 8 Мбайт ОЗУ, магнитном диске емкостью порядка 200 Мбайт);

• сама система Windows не является истинной многозадачной средой и некоторые системные ресурсы являются общими для всех выполняемых программ;

• сложность освоения Windows 3.1 ( по сравнению с MS DOS).

В августе 1995 г. фирма Microsoft организовала в Сиэтле (США) грандиозную презентацию по поводу официальных поставок на рынок программных продуктов новой интерфейсной пользовательской cреды WINDOWS 95.

Windows 95 - это поистине революционная технология, основанная на современной 32-разрядной технологии, которая предлагает встроенную сетевую поддержку. По сравнению с Windows 3.1 она обладает следующими преимуществами:

• полностью 32-разрядная операционная система, не нуждающаяся в наличии MS DOS;

• независимая многозадачность;

• совершенно новая 32-разрядная файловая система, поддерживающая длинные имена файлов;

• 32-разрядные драйверы устройств, повышающие быстродействие;

• 32-разрядное ядро системы, обеспечивающее эффективное управление памятью и процессами;

• совместимость с Windows 3.1.

Интерфейсная система Windows 95 еще более требовательная к аппаратной части ПК, на которых она устанавливается. Так, для полноценного ее функционирования МП должен быть не ниже 486DX2/66, емкость ОЗУ 16 Мбайт, емкость магнитного диска 500 Мбайт и более, разрешение монитора 1024Х768.

Летом 1998 фирма Microsoft выпустила новую версию графической операционной системы – Windows 98.

Являясь более продвинутой, более совершенной, более надежной, чем предыдущая версия, ОC Windows 98 обладала недостатками, присущими всем ОС семейства Windows 9Х. К их числу следует отнести:

• из-за стремления добиться максимальной программной совместимости, разработчики ОС Windows 9X спроектировали гибридную операционную систему, предназначенную для работы с 16-битными DOS-приложениями и 32-битными приложениями Win-32, в результате получилась ОС, в которой не могут полноценно функционировать ни 16-битные, ни 32-битные приложения;

• архитектура ОС Windows 9X такова, что все одновременно выполняющиеся программы функционируют в одном и том же адресном пространстве памяти, любой драйвер может беспрепятственно обращаться к периферийному устройству – вследствие чего система не обладает достаточной устойчивостью.

Для преодоления этих недостатков фирма Microsoft в начале 90-х годов приступила к разработке ОС нового поколения, получившей название Windows NT. По замыслу разработчиков Windows NT должна была в недалеком будущем заменить связку DOS-Windows 9X. Однако, вопреки ожиданиям, Windows NT осталась уделом профессионалов и до сих пор не получила широкой популярности из-за меньшей программной совместимости, чем Windows 9Х.

Проект ОС Windows 2000 фирмы Microsoft носил название Windows NT 5.0 и рассматривался как естественное продолжение линейки NT. Однако, по завершению работ над новой ОС оказалось, что Windows 2000 получилась более совместимой и более дружественной по отношению к пользователю, чем ОС серии NT. Поэтому было принято решение рассматривать Windows 2000 не как продолжение линейки NT, а как ее замену.

Windows 2000, благодаря своей высокой совместимости, работает практически со всеми приложениями для ОС Windows 9X и Windows NT, поддерживает такие технологии как Direct 7.0, PnP (Plug-and-Play), USB (Universal Serial Bus), которых так не хватало Windows NT.

Системные требования Windows 2000. В целом системные требования Windows 2000 выше, чем требования Windows 9X. Так, для своего функционирования новая ОС требует наличие процессора не ниже Celeron, емкость ОЗУ в 64 Мб (оптимально 128 Мб). Для установки Windows 2000 требует наличия на винчестере 600 Мб дискового пространства плюс место под так называемый файл подкачки. В целом для установки Windows 2000 требуется порядка 1 Гб дисковой памяти (оптимально – 1,5 Гб).

Основные достоинства Windows 2000:

• новая файловая система NFTS – поддерживает работу дисков большой емкости (порядка 17 млн. терабайт), повышена надежность хранения данных, файлы имеют систему ограничения доступа и шифруются в Unicodе (обеспечивается тем самым правильное воспроизведение имен файлов, написанных в национальном шрифте);

• высокая стабильность работы новой ОС (достигнута за счет того, что существует распределение памяти и раздельное адресное пространство; удобный контроль загрузки микропроцессора и памяти, занимаемой задачей; при повреждении системных файлов Windows 2000 автоматически их восстанавливает; прикладные программы не могут вносить изменения в системные файлы);

• производительность у Windows 2000 выше, чем у Windows 9X (если ОС предоставлен достаточный объем памяти); стандартные приложения в Windows 2000 работают на 20-30% быстрее, а игры на столько же медленнее (из-за отсутствия полноценных драйверов устройств);

• высокая совместимость (90% всех приложений для Windows NT и Windows 9X работают в среде Windows 2000; новая ОС может полноценно работать с USB и PnP-устройствам);

• удобный пользовательский интерфейс (внешний вид Windows 2000 напоминает Windows 98 с установленным IE5.0; в глаза бросается новая цветовая гамма, тень под курсором, эффекты прозрачности при выводе меню; при перетаскивании иконок используются новые визуальные эффекты; более совершенным и гибким стало меню «Пуск», слегка модернизирована «Панель задач»; для настройки ПК используется новый инструмент MMC (Microsoft Management Console); интерфейс “My Network Places” упрощает навигацию в локальной сети);

• улучшенные многопользовательские свойства (имеется возможность индивидуальной настройки под каждого пользователя, существуют различные уровни доступа к ресурсам ПК, имеется возможность блокировки доступа к ПК).

Летом 2000 года Microsoft выпустила «домашнюю» (облегченную) версию ОС - Windows Millennium Edition.

2. Сер­вис­ные сис­те­мы.

Сер­вис­ны­ми сис­те­ма­ми на­зы­ва­ют­ся сис­те­мы, до­пол­няю­щие и рас­ши­ряю­щие поль­зо­ва­тель­ский, а воз­мож­но и про­грамм­ный, ин­тер­фей­сы ОС.

По функ­цио­наль­но­му при­зна­ку сер­вис­ные сис­те­мы де­лят на:

1) интерфейсные системы, модифицируют программный и пользовательский интерфейсы, предоставляемые ОС (см. рис. 2г); в настоящее время интерфейсные в связи с появлением ОС Windows 98, Windows 2000 и Windows ME

1) файловые менеджеры (обо­лочки ОС) мо­ди­фи­ци­ру­ют толь­ко поль­зо­ва­тель­ский ин­тер­фейс, по­вы­шая его уро­вень;

2) ути­ли­ты (Utility) - об­слу­жи­ваю­щие про­грам­мы, ко­то­рые пре­дос­тав­ля­ют поль­зо­ва­те­лю сер­вис­ные ус­лу­ги, обо­га­щая поль­зо­ва­тель­ский ин­тер­фейс.

Раз­ни­ца ме­ж­ду обо­лочка­ми и ути­ли­та­ми со­сто­ит в том, что ути­ли­ты, как пра­ви­ло, функ­цио­наль­но уз­ко спе­циа­ли­зи­ро­ван, в то вре­мя как обо­лочки дос­таточно уни­вер­саль­ны.

На рис.2б и 2и на­гляд­но от­ра­же­но функ­цио­наль­ное раз­личие ме­ж­ду сер­вис­ны­ми сис­те­ма­ми. В табл. 1 приведены примеры популярных сервисных систем.

В со­от­вет­ст­вии с ре­жи­мом ис­поль­зо­ва­ния раз­личают ре­зи­дент­ные и не­ре­зи­дент­ные сер­вис­ные сис­те­мы. Ре­зи­дент­ные сис­те­мы на­хо­дят­ся в ОЗУ и ак­ти­ви­зи­ру­ют­ся по ме­ре не­об­хо­ди­мо­сти. Не­ре­зи­дент­ные сер­вис­ные про­грам­мы на­хо­дят­ся в па­мя­ти толь­ко до тех пор, по­ка не воз­ник­нет не­об­хо­ди­мость вер­нуть­ся на уро­вень поль­зо­ва­тель­ско­го ин­тер­фей­са.