Обзор программного обеспечения компьютеров

 

16. Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов, монтажа, создания видеоэффектов, исправления дефектов, добавления звука, титров и субтитров. Отдельные категории представляют учебные, справочные и развлекательные системы и программы. Характерной особенностью являются повышенные требования к мультимедийной составляющей.

 

17. Инструментальные языки и системы программирования. Эти средства служат для разработки новых программ. Компьютер «понимает» и может выполнять программы в машинном коде. Каждая команда при этом имеет вид последовательности нулей и единиц. Писать программы на машинном языке крайне неудобно. Поэтому программы разрабатываются на языке, понятном человеку (инструментальный язык или алгоритмический язык программирования) после чего, специальной программой, которая называется транслятором, текст программы переводится (транслируется) на машинный код. 
Трансляторы бывают двух типов:

• интерпретаторы,
• компиляторы.

Интерпретатор читает один оператор программы, анализирует его и сразу выполняет, после чего переходит к обработке следующего оператора.

Компилятор сначала читает, анализирует и переводит на машинный код всю программу и только после завершения всей трансляции эта программа выполняется.

Инструментальные языки делятся  на языки низкого уровня (близкие  к машинному языку) и языки  высокого уровня (близкие к человеческим языкам). К языкам низкого уровня принадлежат ассемблеры, а высокого - Pascal, Basic, C/C++, языки баз данных и т. д. В систему программирования, кроме транслятора, входит текстовый редактор, компоновщик, библиотека стандартных программ, отладчик, визуальные средства автоматизации программирования. Примерами таких систем являются Delphi,Visual Basic, Visual C++, Visual FoxProи др.

 

 

18. Системы автоматизированного проектирования

Деятельность научно-исследовательских  институтов, конструкторских бюро, проектных организаций связана  с разработкой новых технологий, устройств, приборов, конструкций. Проектирование сопровождается оформлением большого объема технической документации: чертежей, схем, планов.

Современные программные и технические  средства вычислительной техники позволяют  перейти от традиционных ручных (рутинных) методов конструирования к новым информационным технологиям проектирования с использованием ЭВМ.

Для облегчения труда конструкторов, проектировщиков, изобретателей и  рационализаторов разработаны системы  автоматизированного проектирования (САПР). Этому термину соответствует английская аббревиатура CAD (Computer-Aided Design). Эти три буквы входят в названия многих иностранных программ, предназначенных для конструирования, черчения, трехмерного моделирования объемных объектов и оформления инженерной документации (например, P-CAD, OrCAD, AutoCAD, CADdy, ArchiCAD, T-FLEX CAD).

В отличие от автоматических систем проектирования, САПР способны решать задачи, не поддающиеся полной формализации. Проектирование в таких системах является автоматизированным и осуществляется под непосредственным контролем оператора (пользователя), чаще всего в форме человеко-машинного диалога. Режим работы, в котором часть решений принимает оператор, называется интерактивным режимом.

Наиболее широко системы автоматизированного проектирования используются в электронике, электротехнике, архитектуре, строительстве, машиностроении, автомобилестроении, нефтехимической промышленности, аэрокосмической технике.

САПР образно сравнивают с «электронным кульманом». Это одно из средств для перехода к безбумажной технологии делопроизводства.

В ряде САПР из области электроники  заложен принцип сквозного проектирования. При этом с помощью САПР выполняют  полный цикл проектирования и производства: составление технического задания, разработку объекта, моделирование его работы, автоматизированное изготовление объекта, оформление документации. По этой причине все чаще говорят о системе CAD/CAM (Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing) — системе автоматизированного проектирования и производства, которая охватывает широкий спектр задач от начального конструирования до подготовки данных, необходимых для реального производства изделия.

Системы автоматизированного проектирования не только облегчают процесс создания и описания новых объектов, но и являются удобными справочниками, которые позволяют пользователям накапливать и хранить информацию (данные о компонентах, размерах корпусов микросхем, условные графические обозначения, сведения из стандартов и т. д.). Например, в базах данных машиностроительных САПР содержатся подробные сведения о болтах, винтах, гайках, шайбах, шпильках, штифтах и т. п. Существует большое число средств проектирования электронных устройств. Они позволяют автоматизировать разработку важного элемента радиоэлектронных устройств — печатных плат.

1.2. Системное программное обеспечение

 

Системные программы выполняются  вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера — центральным процессором, памятью, вводом-выводом. Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы. Cреди десятков тысяч системных программ особое место занимают операционные системы, которые обеспечивают управление ресурсами компьютера с целью их эффективного использования.

 

 

Рисунок 4 Пакеты системных  программ

 

Системное программное обеспечение  направлено:

• на создание операционной среды функционирования других программ;
• на обеспечение надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети;
• на проведение диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;
• на выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

 

Данный класс программных продуктов  тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Программные продукты в основном ориентированы на квалифицированных  пользователей — профессионалов в компьютерной области: системного программиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора. Однако знание базовой технологии работы с этим классом программных продуктов требуется и конечным пользователям персонального компьютера, которые самостоятельно не только работают со своими программами, но и выполняют обслуживание компьютера, программ и данных.

Программные продукты данного класса носят общий характер применения, независимо от специфики предметной области. К ним предъявляются  высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования.

 

Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения — утилиты (лат. utilitas —  польза). Они либо расширяют и  дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи. Кратко опишем некоторые разновидности утилит:

• программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности;
• программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т.д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;
• программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;
• антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами;

 

Компьютерный вирус — это  специально написанная небольшая по размерам программа, которая может "приписывать" себя к другим программам для выполнения каких-либо вредных действий — портит файлы, "засоряет" оперативную память и т.д.

• программы оптимизации и контроля качества дискового пространства ;
• программы восстановления информации, форматирования, защиты данных ;
• коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами;
• программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;
• программы для записи CD-ROM, CD-R и многие другие.

Часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует независимо от нее, т.е. автономно.

1.2.1. Что такое операционная  система

Операционная система — это  комплекс взаимосвязанных системных  программ, назначение которого — организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

Операционная система выполняет  роль связующего звена между аппаратурой  компьютера, с одной стороны, и  выполняемыми программами, а также  пользователем, с другой стороны.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы  входит:

- осуществление диалога с пользователем;

- ввод-вывод и управление данными;

- планирование и организация  процесса обработки программ;

- распределение ресурсов (оперативной  памяти и кэша, процессора, внешних  устройств);

- запуск программ на выполнение;

- всевозможные вспомогательные  операции обслуживания;

- передача информации между  различными внутренними устройствами;

- программная поддержка работы  периферийных устройств (дисплея,  клавиатуры, дисковых накопителей,  принтера и др.).

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы.

Операционную систему можно  назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.

В Табл. 1. приведены некоторые характеристики некоторых наиболее распространенных ОС. Как видите, среди них нет ни одной операционной системы с чисто командным интерфейсом, и это неудивительно, так как эпоха интерфейсов, основанных на командной строке, медленно, но верно уходит в прошлое.

Название	Поддержка функций				Примеры
	Много-задачность	Много-поточность	GUI	SMD
Windows 98	ü	ü	ü	-	1. ПК, рабочие станции.
Windows 2000	ü	ü	ü	ü	2. ПК, рабочие станции, серверы, кластеры серверов.
System 7	ü	ü	ü	-	3. ПК, Macintosh фирмы Apple.
Unix	ü	ü	ü	ü	4. ПК, раб. станции, кластеры серверов, миникомпьютеры
Linux	ü	ü	ü	ü	5. ПК, раб. станции,  серверы.

Таблица 1

Кроме того, именно ОС обеспечивает возможность  индивидуальной настройки компьютера: ОС определяет, из каких компонентов  собран компьютер, на котором она установлена, и настраивает сама себя для работы именно с этими компонентами.

Ещё не так давно работы по настройке  приходилось выполнять пользователю вручную, а сегодня производители  компонентов компьютерной техники  разработали протокол plug-and-play (включил - заработало). Этот протокол позволяет операционной системе в момент подключения нового компонента получить информацию о новом устройстве, достаточную для настройки ОС на работу с ним.

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

- однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру  и могут работать только с  одной (в данный момент) задачей;

- однопользовательские однозадачные  с фоновой печатью, которые  позволяют помимо основной задачи  запускать одну дополнительную  задачу, ориентированную, как правило,  на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче  больших объёмов информации на печать;

- однопользовательские многозадачные,  которые обеспечивают одному  пользователю параллельную обработку  нескольких задач. Например, к  одному компьютеру можно подключить  несколько принтеров, каждый из  которых будет работать на "свою" задачу;