Структура программного обеспечения

Компьютер выполняет несколько программ одновременно. Каждая задача разбивается на множество "кусочков" или "порций", которые компьютер обрабатывает, переключаясь между задачами. Тысячи таких порций должны выполняться различными устройствами компьютера – одной программе необходимо произвести расчет электронной таблицы, второй – распечатать документ на принтере, третья обращается к серверу организации, на котором хранится база данных и т.д.  Задача ОС – скоординировать работу всех компонентов компьютера так, чтобы все приложения выполнялись как можно быстрее и эффективнее. Для этого операционной системе необходимо осуществлять планирование использования различных ресурсов компьютера (прежде всего, ЦП, ОЗУ и жесткого диска). Как правило, каждой задаче присваивается приоритет выполнения, в соответствии с которым и осуществляется планирование. Скажем, в нашем примере расчет таблицы может иметь более высокий приоритет, чем задание на печать. 

ОС контролирует работу компьютера. Она отслеживает стадии выполнения каждой задачи, а также может вести  журнал учета – кто использует компьютер, какие программы были запущены, наблюдались ли случаи несанкционированного использования программ или данных. В любом случае, ОС любого компьютера – и мэйнфрейма и ПК – сама по себе очень большая программа. Поэтому в оперативной памяти всегда хранится лишь часть ОС, называемая  ядром (kernel). Большая же часть ОС хранится на жестком диске. Когда какая-либо часть операционной системы необходима для выполнения данного приложения, эта часть подгружается с жесткого диска в ОЗУ.  Диск, на котором хранится операционная система, называется  системным (system disk). 

3. Прикладное программное обеспечение

 

Прикладная программа  — это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области.

Прикладные программы  предназначены для того, чтобы  обеспечить применение вычислительной техники в различных сферах деятельности человека. Помимо создания новых программных  продуктов разработчики прикладных программ большие усилия тратят на совершенствование и модернизацию популярных систем, создание их новых  версий. Новые версии, как правило, поддерживают старые, сохраняя преемственность, и включают в себя базовый минимум (стандарт) возможностей.

Один из возможных вариантов  классификации программных средств (ПС), составляющих прикладное программное  обеспечение (ППО), отражен на рисунке 2. Как и почти всякая классификация, приведенная на рисунке не является единственно возможной. В ней представлены даже не все виды прикладных программ. Тем не менее, использование классификации полезно для создания общего представления о ППО.

Рисунок 2.  Классификация  прикладного программного обеспечения

 

Например, там, где на компьютер  возложена задача контроля за финансовой деятельностью какой-либо фирмы, прикладной будет программа подготовки платежных  ведомостей.

Прикладные программы  могут носить и общий характер, например, обеспечивать составление  и печатание документов и т.п.

В противоположность этому, операционная система или инструментальное ПО не вносят прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя.

Прикладные программы  могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без  помощи других программ, либо в составе  программных комплексов или пакетов.

Классификация программного обеспечения:

1. По типу
• программные средства общего назначения (текстовые редакторы, системы компьютерной вёрстки, графические редакторы, СУБД);
• программные средства специального назначения (экспертные системы, мультимедийные приложения – Медиаплееры, программы для создания/редактирования видео, звука, Text-To-Speech, гипертекстовые системы – электронные словари, энциклопедии, справочные системы, системы управления содержимым);
• программные средства профессионального уровня (САПР, АРМ, АСУ, АСУ ТП, АСНИ, Геоинформационные системы, Биллинговые системы, CRM).
2. По сфере применения
• Прикладное программное обеспечение предприятий и организаций. Например, финансовое управление, система отношений с потребителями, сеть поставок. К этому типу относится также ведомственное ПО предприятий малого бизнеса, а также ПО отдельных подразделений внутри большого предприятия. (Примеры: Управление транспортными расходами, Служба IT поддержки)
• Программное обеспечение обеспечивает доступ пользователя к устройствам компьютера.
• Программное обеспечение инфраструктуры предприятия. Обеспечивает общие возможности для поддержки ПО предприятий. Это системы управления базами данных, серверы электронной почты, управление сетью и безопасностью.
• Программное обеспечение информационного работника. Обслуживает потребности индивидуальных пользователей в создании и управлении информацией. Это, как правило, управление временем, ресурсами, документацией, например, текстовые редакторы, электронные таблицы, программы-клиенты для электронной почты и блогов, персональные информационные системы и медиа редакторы.
• Программное обеспечение для доступа к контенту. Используется для доступа к тем или иным программам или ресурсам без их редактирования (однако может и включать функцию редактирования). Предназначено для групп или индивидуальных пользователей цифрового контента. Это, например, медиа-плееры, веб-браузеры, вспомогательные браузеры и др.
• Образовательное программное обеспечение по содержанию близко к ПО для медиа и развлечений, однако в отличие от него имеет четкие требования по тестированию знаний пользователя и отслеживанию прогресса в изучении того или иного материала. Многие образовательные программы включают функции совместного пользования и многостороннего сотрудничества.
• Имитационное программное обеспечение. Используется для симуляции физических или абстрактных систем в целях научных исследований, обучения или развлечения.
• Инструментальные программные средства в области медиа. Обеспечивают потребности пользователей, которые производят печатные или электронные медиа ресурсы для других потребителей, на коммерческой или образовательной основе. Это программы полиграфической обработки, верстки, обработки мультимедиа, редакторы HTML, редакторы цифровой анимации, цифрового звука и т. п.
• Прикладные программы для проектирования и конструирования. Используются при разработке аппаратного («Железо») и программного обеспечения. Охватывают автоматизированный дизайн (computer aided design — CAD), автоматизированное проектирование (computer aided engineering — CAE), редактирование и компилирование языков программирования, программы интегрированной среды разработки (Integrated Development Environments), интерфейсы для прикладного программирования (Application Programmer Interfaces).

4. Инструментальное ПО

 

Инструментальное программное  обеспечение предназначено для  создания программных продуктов  общего назначения, не зависящих от предметной прикладной области. Программный  продукт - это некоторый файл, содержащий информацию, полученную с помощью  программы.

Программный продукт может  содержать как элементы информационного  обеспечения, например, массив чисел и формул, список фамилий, текст документа, базы данных, так и элементы программного обеспечения, к которой относят прикладные программы, призванные сами создавать программные продукты.

Различают следующие виды инструментальных программ:

• Текстовые редакторы;
• Интегрированные среды разработки;
• SDK;
• Компиляторы;
• Интерпретаторы;
• Линковщики;
• Парсеры и генераторы парсеров (см. Javacc);
• Ассемблеры;
• Отладчики;
• Профилировщики;
• Генераторы документации;
• Средства анализа покрытия кода;
• Средства непрерывной интеграции;
• Средства автоматизированного тестирования;
• Системы управления версиями

Следует отметить, что оболочки для создания прикладных программ создаются  также инструментальными программами  и поэтому могут быть отнесены к прикладным программам. Рассмотрим кратко назначения некоторых инструментальных программ.

Текстовые редакторы предназначены для создания и редактирования текстовых документов. Наиболее распространенными являются MS WORD, Лексикон.

Основными функциями текстовых  редакторов являются:

• работа с фрагментами документа,
• вставка объектов созданных в других программах
• разбивка текста документа на страницы
• ввод и редактирование таблиц
• ввод и редактирование формул
• форматирование абзаца
• автоматическое создание списков
• автоматическое создание оглавления.

Известны десятки текстовых  редакторов. Наиболее доступными являются NOTEPAD (блокнот), WORDPAD, WORD. Работа конкретного редактора текста определяется обычно функциями, назначение которых отражено в пунктах меню и в справочной системе.

Графические редакторы используют для создания и обработки изображений. Специальный раздел информатики посвящен компьютерной графике, которая основана на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, статистики и др. В зависимости от принципа вывода изображения на экран монитора различают растровую, векторную и фрактальную графику и соответствующие графические редакторы. Отдельным видом компьютерной графики является трехмерная графика, сочетающая векторный и растровый способ построения изображения.

Редакторы растровых изображений  используют для вывода минимальной  единицы изображения точку. Точка  имеет параметры: цвет, признак мигания, координаты по Х и У. Поэтому для  растровых изображений используют понятие разрешение, выражающее максимальное количество точек на единицу длины. Для экранного разрешения возможны следующие варианты разрешения 800*600, 1024*768, 1280*1024 и др. Наиболее распространенными редакторами растровой графики являются PAINT, Adobe Photoshop.

Редакторы векторной графики  используют в качестве элементарного  графического примитива линию (контур). Контур может иметь любую форму - прямой, кривой, ломаной, фигуры. Каждый контур может иметь две или более опорных точек, именуемых узлами. Элемент контура, заключенный между двумя смежными опорными точками называют сегментом контура. Контур может быть открытым и закрытым и на его основе могут быть созданы новые объекты путем применения к контурам операций группировки, комбинирования и объединения. К векторным редакторам относят CorelDraw, Adobe Illustrator и др.  

Программы создания электронных презентаций получают все большее распространение в виду возможности быстрого создания визуального представления различных документов и режимов функционирования информационных и вычислительных систем. Наиболее популярным инструментальным средством создания электронных презентаций является POWER POINT.

Ассемблеры — компьютерные программы, осуществляющие преобразование программы в форме исходного текста на языке ассемблера в машинные команды в виде объектного кода.

Трансляторы – программы или технические средства, выполняющее трансляцию программы.

Компиляторы — Программы, переводящие текст программы на языке высокого уровня, в эквивалентную программу на машинном языке.

Интерпретаторы — Программы (иногда аппаратные средства), анализирующие команды или операторы программы и тут же выполняющие их.

Компоновщики (редакторы связей) — программы, которые производят компоновку — принимают на вход один или несколько объектных модулей и собирают по ним исполнимый модуль.

Препроцессоры исходных текстов — это компьютерные программы, принимающие данные на входе и выдающие данные, предназначенные для входа другой программы, например, такой, как компилятор.

Отла́дчики (debugger) – является модулем среды разработки или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе.

5. Программы-оболочки

 

Оболочки — это программы, созданные для упрощения работы со сложными программными системами, такими, например, как DOS. Они преобразуют  неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический  интерфейс или интерфейс типа «меню». Оболочки предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги.

Программа-оболочка выполняет тройную функцию, обеспечивая:

• наглядное отображение файловой системы на экране и удобные средства для перемещений по этой системе;
• простой и гибкий механизм диалога с MS DOS;
• всевозможные служебные функции (манипуляции с файлами и др.).

Виды программ-оболочек (файловых менеджеров):

1. Текстовые (Norton Commander, Volkov Commander, FAR, Windows Commander и др.). каждая команда операционной системы выполняется нажатием одной определенной функциональной клавишей: Type – F3, Copy – F5 и т.д., а файлы, над которыми производятся действия, предварительно помечаются в списке на экране. Помечать можно файлы и каталоги, поэтому пользователю дана возможность работать с разными объектами одиниковым образом.
2. Графические:

Проводник – стандартный  файловый менеджер Windows, реализующий оконный интерфейс и технологию с помощью мыши;

Tonal Commander – программа-оболочка, осуществляющая сравнение содержимого двух папок, копирование, просмотр иерархической файловой системы, архивирование файлов.

Самая популярная у пользователей IBM-совместимого ПК оболочка — пакет  программ Norton Commander.

Он обеспечивает:

• создание, копирование, пересылку, переименование, удаление, поиск файлов, а также изменение их атрибутов;
• отображение дерева каталогов и характеристик входящих в них файлов в форме, удобной для восприятия человека;
• создание, обновление и распаковку архивов (групп сжатых файлов);
• просмотр текстовых файлов;
• редактирование текстовых файлов;
• выполнение из её среды практически всех команд DOS;
• запуск программ;
• выдачу информации о ресурсах компьютера;
• создание и удаление каталогов;
• поддержку межкомпьютерной связи;
• поддержку электронной почты через модем.