Информатика и компьютерная техника

Тема 4. Программное обеспечение

 Во  программным обеспечением  понимают просто совокупность программ. В более широком смысле к программному обеспечению относят кроме программ еще и техническую документацию, регламентирующую их использования.

 Программное обеспечение традиционно разделяют на два основных класса: системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение  - это программы, назначение которых - обеспечение функционирования компьютера (компьютерной сети) как целостной системы. К системному программному обеспечению относят также средства разработки программ, так называемые инструментальные средства.

К  прикладного программного обеспечения  относят программы, которые предназначены для решения конкретных прикладных задач: подготовка текстовых документов, проведения математических, инженерных и экономических расчетов, перевод текстов и т.

1. Системное программное обеспечение

Системное программное обеспечение разделяют на:

- Операционные системы;

- Сервисные системы (средства);

- Инструментальные системы;

- Системы технического обслуживания.

Операционные системы

 Операционная система (ОС) - это совокупность программ, обеспечивающий управление ресурсами компьютерной системы (отдельным компьютером или сетью) и процессами, которые используют эти ресурсы при вычислениях.

 Операционная система выполняет две главные задачи: позволяет пользователю запускать на выполнение свои программы и осуществляет поддержку выполнения программ пользователя. Таким образом, ОС является посредником между компьютером (его аппаратной частью) и пользователем и его программами. Способы общения ОС с пользователем составляют интерфейс ОС. Аналогично, способы взаимодействия ОС с программами пользователя составляют программный интерфейс ОС.

Наиболее распространенными в настоящее время операционными системами является семейство операционных систем Windows (Windows 95, Windows NT, Windows 98, Windows 2000, Windows XP). Кроме Windows, широко используется семейство операционных систем Unix (Free BSD, Linux). Операционная система OS / 2, разработку которой начинали фирмы IBM и Microsoft, так и не была завершена в полной мере. Среди операционных систем, исчезли, следует выделить MS-DOS [1]  - праматерь Windows 95 и OS / 2.

 

Сервисные системы (средства)

 Сервисными системами (средствами) называют системы (средства), что расширяют и дополняют интерфейс, а возможно, и программный интерфейс ОС. Сервисные системы (средства) по функциональному признаку делятся на:

- Интерфейсные системы;

- Оболочки ОС;

- Утилиты.

 Интерфейсные системы  модифицируют интерфейс и программный интерфейс, и порой, реализуют дополнительные возможности по распределению ресурсов компьютера.Интерфейсные системы выступают посредником между операционной системой и пользователем и его программами. Примером интерфейсной системы является  Windows 3.1 .Она (точнее была) посредником между  MS-DOS  и пользователем.  Windows 3.1  позволяла одновременно запускать несколько программ [2] , используя для этого однозадачных MS-DOS . Операционные системы семейства  Windows  имеют достаточно развитый интерфейс, поэтому потребности в интерфейсных системах для этого семейства ОС, вообще говоря, нет.

 Оболочки ОС  модифицируют только интерфейс пользователя, улучшая его за счет систем меню, использование функциональных клавиш и т.д. Таким образом, оболочка, есть посредник между ОС и пользователем, но программы, взаимодействуют непосредственно с ОС. Примером оболочек является  Norton Commander ,  Windows Commander ,  FAR .Оболочки играли особую роль при работе с  MS-DOS , для общения с которым пользователю приходилось вводить текст команды. Использование оболочек позволяло заменить набор команды нажатием на функциональную клавишу или выбором ее из меню. Оболочки продолжают использовать и при работе с  Windows , в силу того, что некоторые действия удобнее выполнять именно с помощью оболочек. В значительной степени это связано также с привычкой.

 Утилиты  - это обслуживающие программы, которые предоставляют пользователю сервисные услуги, то есть обогащают интерфейс. Утилиты обеспечивают реализацию таких функций, как обслуживание магнитных дисков (форматирование дисков в различных режимах, восстановление ошибочно удаленных файлов и т.п.), обслуживание файлов и каталогов, создания и обслуживания архивов, предоставление информации о ресурсах и их использовании, шифрование информации, защиту системы от компьютерных вирусов и т.д. Утилитами также часто называют программы, поставляемые с операционной системой, которые не входят в ее ядро[3] .

Системы технического обслуживания

Системы технического обслуживания предназначены для облегчения тестирования оборудования и локализации неисправностей. Они являются инструментом для специалистов по эксплуатации аппаратной части.

 Семейство ОС  Windows  в значительной степени интегрировало в себе все сервисные средства, а также ряд средств для тестирования компьютера, поэтому сейчас достаточно трудно сказать, где заканчивается собственно операционная система и начинается какая-то другая.

 Ниже рассмотрим две разновидности наиболее часто используемых утилит: архиваторы и антивирусные программы.

Архиваторы

 Файлы, содержащие графику и звук, являются значительными по размерам. Сохранение таких файлов требует много места на жестком диске, а их пересылки по сети - значительных затрат времени. Чтобы уменьшить размеры файлов, их архивируют. Процесс архивации заключается в создании исходя из заданного файла с помощью специальной программы, которая называется архиватор, нового файла - архива, который имеет меньший размер. Степень сжатия (отношение размера файла до его архива) зависит от вида данных, содержащий файл, который подвергается архивации. Архив, нельзя непосредственно использовать. Перед использованием его нужно подвергнуть обратному процессу - разархивации. В результате, из архива восстанавливается исходный файл. Разархивирование выполняется также с помощью архиватора. Суть архивации заключается в замене цепочек из 0 и 1, которые часто встречаются на другие, более короткие.

 Наиболее распространенными в настоящее время архиваторами являются  WinRar  и  WinZip . Одной из лучших программ для сжатия изображений является  DjVuer Pro . О возможности этой программы говорит в частности то, что с ее помощью можно сжать отсканированные изображения книги в 200 страниц всего к объему 2-3 (примерно 3 Мбайт) дискет.

Антивирусные программы

С появлением компьютеров появились и программы, назначением которых является препятствование нормальной работе компьютеров, порчи на них программ и данных.Поскольку компьютеры в современном мире играют все большую и большую роль, проникая во все сферы человеческой деятельности, то количество таких программ будет неуклонно расти. Противостояние между людьми в значительной степени переходит в противостояние между компьютерами, точнее между программами.

Большой класс таких программ составляют вирусы. Особенностями вируса, в отличие от других вредоносных программ, является способность "размножаться", то есть, делать другие программы своими носителями. В большинстве случаев, вирусы в "чистом" виде не существуют, а присутствуют как составляющие в зараженных программах. При запуске такой программы, управление сначала получает вирус, а затем программа-носитель. Последнее делается для маскировки вируса.[4]  Время жизни вируса можно разделить на два периода: пассивный и активный. В пассивном периоде, вирус заражает подходящие программы и отслеживает, не настал момент перехода к активному периода. В активный период, точнее, момент, он выполняет свою разрушительную функцию. Последствия срабатывания вируса могут быть не просто нежелательными, а самыми катастрофическими.

Для борьбы с вирусами используют антивирусные программы. Они проверяют программы на диске на наличие вирусов и обезвреживают их. Наиболее распространенными антивирусными программами являются  Doctor  Web ,  AVP (AntiViral Toolkit Pro) .

Чтобы избежать заражения компьютера вирусом, а также последствий его деструктивных действий, необходимо придерживаться определенных правил безопасности:

- Не использовать программами по неизвестным или случайных источников (в частности, программами с "пиратских" дисков);

- Перед установкой программ, проверять их на наличие вирусов;

- Делать резервное копирование информации;

- Разграничивать доступ к информации для предотвращения ее несанкционированного использования.

Инструментальные системы

 В инструментальных систем (порой систем программирования) относятся средства для создания компьютерных программ с использованием одного из языков программирования. Они в себя включают: редактор для подготовки текстов программ, транслятор, отладчик, библиотечные модули.

 Транслятор  - это программа, которая осуществляет перевод (трансляцию) программы, написанной на языке высокого уровня, в машинный код. Трансляторы по способу перевода разделяют на два типа: интерпретаторы и компиляторы.

Интерпретатор  - это транслятор, который осуществляет перевод программы по отдельным командам: переводится первая команда, после чего она выполняется компьютером;далее осуществляется перевод следующей команды с последующим выполнением компьютером и т.д. Интерпретатор не запоминает переведенные им команды, поэтому всякий раз, при запуске программы, процесс покомандного перевода повторяется. Такой процесс трансляции напоминает перевод импровизированной речи представителя иностранного государства: предложение говорит иностранец - предложение говорит переводчик.

Компилятор  - это транслятор, который осуществляет перевод программы в машинный язык сразу полностью. Полученный в результате файл является исполняемой программой и для его выполнения компьютером компилятор уже не нужен.

 Отладчик  - это программа для обнаружения и локализации ошибок в программе. Современные программы имеют значительный размер, поэтому установление местонахождение ошибок является нелегким делом. С этой целью и используют отладчик.

 В различных программах часто применяются одни и те же элементы. Например, во многих программах нужно находить больше или меньше значения некоторой совокупности чисел, организовывать вывод данных на экран в определенном стандартизированном виде и т.п. Разработчики инструментальных систем включают в них средства (процедуры, функции, объекты) для выполнения действий, которые наиболее часто встречаются (с точки зрения разработчиков). Эти средства объединяются в библиотеки, или библиотечные модули. Так, стандартный  Паскаль  не имеет средств для работы с графикой. Разработчики компилятора языка  Турбо Паскаль  включили эти средства в виде библиотечного модуля, где собраны процедуры и функции, позволяющие выводить на экран не только точки, но и разного рода геометрические фигуры - круги, эллипсы, дуги, прямоугольники и т.д. Включение библиотек в инструментальные системы позволяет облегчить разработку приложений.

 Для создания программ, работающих в среде  Windows , существуют специальные системы программирования, облегчающих создание графического интерфейса программ. К таким системам относятся  Visual Basic ,  C ++ ,  Delphi . Ниже приведены вид экрана при работе в среде  Visual  Basic .

 

 На сегодняшний день существует достаточно большое количество различных языков программирования. Это объясняется разнообразием задач, которые приходится решать.Различные классы задач требующие инструментария. Так, для задач символьных вычислений, распознавания образов используют языка  Prolog ,  Lisp ,  Smalltalk , а для экономических расчетов до недавнего времени активно использовали  Cobol .

2. Прикладное программное обеспечение

 Разновидностей прикладного программного обеспечения очень много - столько, сколько разновидностей практических задач. С каждым днем ​​число различных программ приумножается, и вероятно, в ближайшее время появится новая отрасль - програмознавство, задачей которой будет изучение и систематизация программного обеспечения, в частности прикладного.

Ниже рассмотрим основные разновидности прикладного программного обеспечения общего назначения.

Текстовые редакторы

 Текстовые редакторы  предназначены для подготовки текстовых документов. Текстовые документы записывают в виде файлов на диске, после чего их можно, копировать, распечатывать, пересылать по электронной почте, вносить в них изменения.

Наиболее распространенным сегодня текстовый редактор  Microsoft  Word , входящего в пакет  Microsoft  Office . С помощью этого текстового редактора можно не только создавать текстовый документ, написанный разными шрифтами, но и вставлять в него формулы, таблицы, графику. Редактор содержит также средства для проверки орфографии и грамматики. Наконец его можно использовать как редактор для создания Web-страниц и сообщений электронной почты. О работе с редактором  Microsoft  Word  подробнее речь пойдет дальше (см.  Темы 10-13 ).

 Как приложения, операционная система Window имеет два текстовых редактора:  Блокнот  ( NotePad ) и  WordPad . Текстовый редактор Блокнот позволяет подготавливать текстовые документы (размером до 64 Кбайт). Эти документы могут быть написаны только одним шрифтом и не могут содержать ничего кроме текста. Поскольку документ, подготовленный с помощью программы  Блокнот содержит только символы ASCII, то эту программу можно использовать для написания текстов программ. Редактор  WordPad позволяет создавать текстовые документы с использованием различных шрифтов, а также вставлять в документы рисунки. В то же время, он не содержит средств для построения таблиц, записи математических формул. Понятно, что фирма-разработчик операционной системы Microsoft  могла бы дополнить этот редактор необходимыми средствами. Но кто бы тогда покупал мощный редактор  Word  этой же фирмы, если бы все необходимые средства должен  WordPad ?

 Ниже, на снепшот, приведены окна редактора  Microsoft  Word  вместе с документами, которые иллюстрируют возможности редактора.

 

Графические редакторы

Графический редактор  - это программа для создания и редактирования рисунков. Графические редакторы можно разделить на две группы: редакторы, поддерживающие векторную графику, и редакторы растровых изображений.

Растровый рисунок, это рисунок составлен из точек. Векторный рисунок состоит не из точек, а из объектов: отрезков, ломаных, кривых, дуг и т.д. Поэтому векторный рисунок можно "разобрать" на составляющие, в отличие от растрового. В растровом рисунке точки никак не связаны одна с другой.

Рисунки, ниже, иллюстрируют "разбор" векторного рисунка на составляющие:

 

Графические редакторы предоставляют возможность построения графических примитивов (отрезков, дуг, кругов, прямоугольников и т.д.).Большой набор инструментов (кисти, карандаши, распылители и т.д.) превращает экран компьютера в настоящую мастерскую художника. В отличие от полотна, на экране можно осуществлять копирования фрагментов рисунка с их последующей вставкой в ​​нужное место, перемещения выделенных фрагментов, а также их отражение, поворот, изменение размеров.

 В состав  Windows  входит растровый графический редактор  Paint . Несмотря на его простоту, с его помощью можно создавать довольно неплохие иллюстрации текстовых документов. Вид окна графического редактора  Paint :

 

Электронные таблицы

 Электронные таблицы, которые называют еще табличным процессорам, является удобным средством для проведения экономических и бухгалтерских расчетов, хранения статистических данных. Суть этого средства заключается в том, что экран делится на ячейки, подобно тетради в клеточку. Каждая ячейка имеет свой ​​адрес (имя), которая определяется номером строки и именем (или номером) столбца, на пересечении которых она находится. В каждую ячейку можно поместить какое это (число, строка символов) или формулу. Формулы указывают электронным таблицам из которых ячеек нужно взять данные и что с ними сделать. Результат вычисления по формуле появляется в той ячейке, где эта формула находится, сразу же после ее ввода. Если изменить данные в ячейках, то электронные таблицы автоматически осуществят пересчет по формулам для новых данных. Наиболее популярными на сегодняшний день являются электронные таблицы  Excel , которые являются составной частью пакета  Microsoft Office . Вид экрана  MS Excel показано ниже: 

Системы управления базами данных

 База данных представляет собой совокупность определенным образом структурированной информации. В простейшем случае это таблица или несколько таблиц, которые связаны между собой определенными связями. Когда говорят о какой-то совокупность информации как о базе данных, то имеют в виду, что существуют средства поиска, изменения и дополнения этой информации. Такие функции выполняет программа, которая называется системой управления базами данных, сокращенно СУБД.

 Системы управления базами данных включают в себя средства программирования, которые позволяют дополнить базы данных программными модулями. После присоединения к базам данных программных модулей, они могут функционировать самостоятельно, без систем управления. Таким образом получается готовый программный продукт, который способен автоматизировать и упорядочить все экономические и управленческие расчеты.

 Систем управления базами данных достаточно много. В этом курсе будет рассмотрим работу СУБД  MS Access , которая, как и электронные таблицы  Excel , является составной частью пакета  MicrosoftOffice . Пример таблицы базы данных, содержащей данные о студентах:

 

Программы для проведения математических вычислений

Наиболее известными программами для проведения математических вычислений является  Mathcad ,  Mathematica ,  Maple ,  MatLab .

 Maple  является программой с очень большими возможностями по проведению числовых и символьных вычислений. Вычисления проводятся с помощью скриптов - небольших текстовых программ, которые пишутся на встроенном языке.

 Пакет программ  Mathcad  предназначен для проведения численных и символьных математических расчетов. Формулы и результаты вычислений подаются в привычном виде, что позволяет использовать его практически сразу, без длительного обучения. Кроме того, в справке есть большое количество примеров решения практических задач, которые можно копировать в документы и пользоваться ими как шаблонами для развязку собственных задач. Большое количество встроенных функций делает  Mathcad  из самых удобных средств для проведения вычислений.

 Ниже приведены снепшот экрана программы Mathcad.

Коммуникационные программы

 Коммуникационные программы предназначены для организации обмена информацией по каналам связи. К таким программам относятся программы электронной почты, новостей (телеконференций), программы для отображения Web-страниц (браузеры, или браузеры), программа  ICQ  и многие другие. Детальное их рассмотрение будет приведено далее (см.  Тема29  и  Тема30 ).

Рис.1 Окно браузера MS Internet Explorer с загруженной Web-страницей.

 

Рис.2. Окно программы Outlook Express, которая поддерживает работу с электронной почтой и новостями.

Обучающие программы

 Большой класс программ предназначен для обучения взрослых и детей. Обучающие программы можно разделить на следующие группы: программы для проверки уровня знаний, электронные учебники, обучающие игровые программы, симуляторы.

 Программы для проверки уровня знаний позволяют автоматически генерировать вопросы, обрабатывать ответы и выставлять оценки. Такие программы находят все более широкое применение в школах, высших учебных заведениях и других учреждениях.

 Электронные учебники, так же как и обычные, содержащих текст и рисунки, но вне этого, они могут содержать анимацию и звук. Кроме того, электронные учебники можно делать эффективно программируемыми. Программируемый учебник - это учебник, после каждого раздела содержит тесты или контрольные примеры. Если тест успешно пройден, то становится доступным следующий раздел учебника. В противном случае осуществляется переход к тем вопросам, не были в достаточной степени освоены учеником или студентом.

. Обучающие игровые программы являются играми, которые позволяют выработать у пользователя те или иные навыки. Например, овладение работой с клавиатурой в игровой форме (когда от их скорости набора букв зависит жизнь героя) более привлекательное для детей, чем выполнение сухих упражнений по набору фраз или предложений.

 Симуляторы - это программы, позволяющие заменить управления реальным объектом управлением его виртуальной модели. Симуляторы широко используются при обучении управления различными объектами, как самолет, автомобиль и тому подобное. Ошибка в управлении автомобилем за пультом компьютера укажет только на недостаточность подготовки водителя, но не приведет к трагическим последствиям. Действующие программы-симуляторы требуют и специальных устройств ввода-вывода (для автомобиля это руль, педали и рычаги) для выработки адекватной реакции. Симуляторы используют также для обучения управленческого персонала и военных, проигрывая ту или иную экономическую или боевую ситуацию. Обучение такого рода называются деловыми играми.

Игровые программы.

 Игровые программы является, пожалуй, одним из наиболее широко используемых классов приложений. В игры с большим удовольствием играют взрослые и дети. Благодаря играм, компьютеры завоевали симпатию детей и подростков, легко проникли в их среду, стали таким же обычным бытовым прибором, как телевизор и магнитофон. Современные компьютерные игры требуют гораздо больших аппаратных ресурсов, чем обычные офисные программы. Это стимулирует дальнейшее совершенствование компьютерных узлов и устройств.

 Игры можно разделить на следующие основные классы:  симуляторы ,  квесты ,  ролевые игры  ( РПГ ),  аркады ,  логические игры ,  стратегические игры, 3D Games .

 Симулятор  - игра, которая превращает экран компьютера в кабину самолета или автомобиля, рубку корабля или пульт управления космическим аппаратом. Благодаря этим играм можно почувствовать себя тренером футбольного клуба, командиром подводной лодки или просто половить рыбу в морских лагунах.

 Квест  - игра, в которой целью игрока является осуществить какое-то доброе дело, например, спасти принцессу или хотя бы спастись самому. Для достижения этой цели необходимо найти и использовать необходимые средства. При этом неизвестно заранее, какие это именно средства и как их использовать.

 РПГ или  ролевые игры , вполне подобными квестов, с тем отличием, что для успеха необязательно придерживаться жестких правил квеста по нахождению и использованию предметов. Достижение цели осуществляется усилиями целой команды героев, причем игрок может по очереди быть в роли каждого из них.

Стратегия , или  стратегическая игра - игра, целью которой является организовать то или иное производство, расширить границы своей виртуальной государства, несмотря на посягательства врагов и конкурентов, или даже создать и обеспечить семью. Примерами стратегий Казаки, Red Alert, Цивилизация.

Логические игры  предусматривают решение логических задач. К таким играм относятся игра "Пятнадцать", шахматы, шашки, карточные игры разного рода.

Аркады.  Одним из значений английского слова arcade есть  галерея игровых автоматов . Игры, подобные тем, которые были реализованы в этих автоматах и получили название аркадных игр. Как правило, это двумерные игры, в которых герой прыгая, стреляя, летая должен уничтожить врагов разного рода - пауков, ос и т.д. Эти игры вытеснены теперь 3D-шутерами, которые порой продолжают называть аркадами.

 3D Games  (экшн, бродилкиабо 3D-шутеры) - игры, в которых герой ходит по различным местам и отстреливает иноплеменников, захватили Землю, космическую базу и т.д.Примерами таких игр является Duke Nukem, Doom, Quake, Heretic.

 [1] В действительности нужно говорить о семействе DOS: это версии MS-DOS, PC-DOS, DR-DOS.

[2] правда, специально для нее написанных.

[3]  Ядро ОС составляют программы, которые находятся в памяти с момента старта и управляют работой компьютера.

[4] Действительно, если бы программа, которую запускают, после запуска не работала, то ее просто бы удалили с диска вместе с вирусом, записав взамен новую. 

Змiст

Тема 1. Основные понятия информатики.

Тема 2. Устройство компьютера и принципы его работы.

Тема 3. Периферийные устройства

Тема 4. Программное обеспечение

Тема 5. Операционная система Windows 95/98:

Тема 6. Операционная система Windows 95/98:

Тема 7. Операционная система Windows 95/98: Настройка

Тема 8. Стандартные программы Windows 95/98:

Тема 9. Стандартные программы Windows 95/98:

Тема 10. Редактор MS Word: Основы работы с редактором

Тема 11. Редактор MS Word: Форматирование документов

Тема 12. Редактор MS Word: Работа с таблицами.

Тема 13. Редактор MS Word: Дополнительные возможности

Тема 14. Электронные таблицы MS Excel: Основы работы

Тема 15. Электронные таблицы MS Excel: Работа с формулами Вот формул

Тема 16. Электронные таблицы MS Excel: Построение диаграмм. Географические карты

Тема 17. Электронные таблицы MS Excel: Сводные таблицы. Таблицы данных.

Тема 18. Электронные таблицы MS Excel:

Тема 19. Электронные таблицы MS Excel Средство Поиск развязку


Нові надходження

Всього підручників:

292