Информатика для студентов гуманитарных направлений вУЗов (стр. 9 )

Схемы, управляющие всеми остальными устройствами компьютера – монитором, дисками и др. реализованы на отдельных платах, которые вставляются в специальные разъёмы (слоты).

Отдельно в корпусе внутрисистемного блока имеется винчестер (жесткий диск) для долговременного хранения информации (поэтому снаружи никакая из его частей не видна). Если снять крышку с герметично запаянного дисковода жесткого диска, то можно увидеть сам диск
и считывающую головку дисковода.

Ко всем электронным схемам подводится электрическое питание
из единого блока питания, а для удобства и надежности всё это заключается в единый корпус.

Корпус системного блока бывает двух видов [3]:

1) tower (англ.: башня), вертикальное расположение;

2) desk-top (горизонтальное расположение).

Рис. 24. Виды системных блоков.

глава 3. Программное обеспечение информационных технологий

3.1.Единство аппаратного и программного обеспечения. Категории программного обеспечения. Прикладные программы. Системные программы (встроенная система ввода-вывода BIOS, ОС и её назначение). Драйверы. Утилиты (программы вспомогательного назначения, оптимизации дисков, программы-упаковщики, антивирусные и т. п.)

Единство аппаратного и программного обеспечения

Основу компьютеров образует аппаратура (Hardware) , построенная
в основном с использованием электронных и электромеханических частей; элементов и устройств. Принцип действия компьютеров состоит
в выполнении программ (Software), заранее заданных, четко определенных последовательностей арифметических, логических и др. операций.

Команда – это описание операции, которую должен выполнить компьютер. Как правило, у команды есть свой код (условное обозначение), исходные данные (операнды) и результат.

Например, у команды «сложить два числа» операндами являются слагаемые, а результатом их действия сумма. У команды «стоп» операндов нет, результатом является прекращение работы программы.

Результат команды вырабатывается по точно определенным для данной команды правилам, заложенным в конструкцию компьютера.

Совокупность команд, выполняемых данным компьютером, называется системой команд этого компьютера.

Компьютеры работают с очень высокой скоростью, составляющей тысячи и миллионы миллионов операций в секунду.

Разнообразие их очень велико, однако существуют общие логические принципы их устройства. Таким образом, получим, что компьютер представляет собой единство аппаратных (Hardware)
и программных средств (Software), схематично можно изобразить так:

Программное обеспечение – это то, что «оживляет» компьютер.
Без программ машина представляла бы собой кучу ненужной электроники. Следовательно, для эффективного использования компьютера необходимо иметь не только аппаратную часть («железо»), но и иметь в наличии
и знать назначение и свойства необходимых при работе с ним программ.

Меняя программы, компьютер можно превратить в рабочее место бухгалтера, врача, юриста, конструктора и т. д.

Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ выполняемых вычислительной системой.

Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютере программах.

Программное обеспечение на сегодняшний день – это миллионы программ, от игровых до научных.

Категории программного обеспечения

По функциональному назначению все программы, работающие
на компьютере можно разделить на три категории:

Программное обеспечение

Прикладное Системное Инструментальное

Прикладные программы

Прикладная программа – это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в данной предметной области.

Прикладные программы представляют собой наиболее распространенный класс программных продуктов. Они составляют категорию программных средств, обращенных к пользователям персональных компьютеров – людям, которые не обязаны уметь программировать или даже знать устройство компьютера. Их цель заключается либо в том, чтобы с помощью машины решать повседневные задачи, либо учиться каким-либо навыкам (при помощи обучающих программ), либо играть в компьютерные игры и т. д. и. т.п.

Прикладные программы пишутся по принципу максимального удобства для пользователя и призваны решать всевозможные задачи:

1) подготовка текстовых документов на компьютере, наиболее распространенная программа – MS Word;

2) обработка табличных данных – табличные процессоры (электронные таблицы), например: MS Excel;

3) обработка массивов информации - системы управления базами данных (MS Access, Fox Pro и др.);

4) обработка графических данных – графические редакторы: Corel Draw, Paint, пакет графических программ фирмы Adobe (Photoshope, Illustrator, Freehand), 3D Max и др.

Также применяются программы обработки звуковой информации (Adobe Audition, Sound Forge, Wavelab, Acoustica Premium Edition и др.) – музыкальные редакторы.

Для обработки видеоинформации применяются (AvideMux, CinePaint, Cinelerra, Kino, Jahshaka, Slideshow Creator, Lives, Vivia, KDEnlive, FFmpeg, [см. http://www. /?p=2266]

Для систем автоматизированного проектирования используются AutoCad и ArchiCad. Среди бухгалтерских программ широко распространен 1С. Также есть справочные программа, обучающие программы и т. д.

Системные программы

К системным программам относятся программы, выполняющие различные вспомогательные функции, например:

1) осуществление проверки работоспособности и управление устройствами компьютера;

2) выполнение различных вспомогательных функций (например, создание копий используемой информации);

3) выдача справочной информации о компьютере и т. д.

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.

Опишем некоторые из них.

Встроенная система (BIOS) ввода-вывода

Хранится в постоянной памяти компьютера. Раскладывает
до примитивных операций все команды, относящиеся к вводу или выводу данных из компьютера. Содержит в себе тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и других устройств,
при включении электропитания; осуществляет начальную загрузку операционной системы (например, с диска C).

Операционная система (ОС)

Является как бы прослойкой между базовой системой ввода-вывода BIOS и всеми остальными программами. Загружается автоматически при включении компьютера. 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.

Основные задачи ОС:

1) осуществление диалога устройств компьютера с прикладными программами и пользователем;

2) распределение ресурсов компьютера (оперативной памяти и кэша, процессора, места на дисках, внешних устройств);

3) запуск прикладных программ и обработка запросов из этих программ на выполнение операций ввода-вывода;

4) осуществление диалога пользователя с машиной;

5) передача информации между различными внутренними устройствами;

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

Таким образом, имеем:

Операционная система (или инструментальное ПО) – это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которых – организовать взаимодействие пользователя с компьютером
и выполнение всех других программ.

Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя ненужные сложные подробности взаимодействия
с аппаратурой, в результате люди освобождаются от этой очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера.

Операционная система для ПК, ориентированного
на профессиональное применение должна содержать следующие основные компоненты:

– программы управления вводом/выводом;

– программы, управляющие файловой системой и планирующие задания для компьютера;

– процессор командного языка, который принимает, анализирует
и выполняет команды, адресованные операционной системе.

Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные программы – драйверы.

ЭВМ может содержать довольно большой набор внешних устройств (клавиатура, монитор, мышь, гибкие и жёсткие диски, принтер и т. п.).
Для управления их работой используются программы – драйверы. Каждому типу внешнего устройства сопоставляется свой драйвер.
С помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода BIOS, которая обычно заносится в ПЗУ.

Примерами программ-драйверов могут служить драйвер мыши: mouse.com или драйвер клавиатуры: keyrus.com.

Утилиты – это программы вспомогательного назначения.

1) Программы диагностики компьютера позволяют проверить конфигурацию компьютера (количество памяти, типы дисков и т. п.),
а также проверить работоспособность устройств компьютера (прежде всего жестких дисков).

Например, используются следующие программы:

– для проверки конфигурации компьютера: Check-It;

– проверка и лечение диска: Norton Disk Doctor, Kasperski Antivirus, AWG, Dr Web и др.

– проверка работоспособности диска: Calibrate;

– диагностика системы: NDIAGS;

– восстановление сбойных дисков: DISKTOOL и др.

2) Программы для оптимизации дисков позволяют обеспечить быстрый доступ к информации на диске за счет оптимизации размещения данных.
В результате удаления файлов на диске образуются свободные области, которые заполняются при последующей записи новых файлов. Проблема заключается в том, что новый файл зачастую имеет размер, больший, чем первая из свободных областей. В этом случае, операционная система разбивает файл на несколько частей, которые помещаются в свободные области диска, т. е. фрагментируют файл.

При считывании такого файла операционной системе приходится собирать все фрагменты, перемещаясь по всему диску. Это требует дополнительного времени и тем самым увеличивает время доступа
к файлу. Программы для оптимизации дисков перемещают все участки каждого файла друг к другу (устраняют фрагментацию), собирают их
в начале диска и т. д., за счет чего уменьшается число перемещений головок диска (т. е. ускоряется доступ к данным) и снижается износ диска. Из программ оптимизации дисков используются: Speed Disk, WinUtilities PRO v10.2 Russian, TuneUp Utilities, Ashampoo HDD Control 2, Wise PC Engineer +Portable 6.31.207, NETGATE Registry Cleaner и масса других,
см. например, [7].

3) Программы динамического сжатия дисков позволяют увеличить количество информации, хранимой на дисках, путем её динамического сжатия. Эти программы сжимают информацию при записи на диск
и восстанавливают в исходном виде при чтении с диска.
Например, DriveSpace, DoubleSpace, Stacker и др.

4) Программы-упаковщики позволяют за счет применения специальных методов упаковки сжимать информацию на дисках, т. е. создавать архивы –копии файлов меньшего размера. Например: WinZIP, WinRAR и др.

5) Антивирусные программы предназначены для предотвращения заражения компьютера вирусами и ликвидации последствий заражения. Например: AWG, Dr Web, Norton Disk Doctor, Kasperski Antivirus и др.

6) Коммуникационные программы, например, для обмена данными между карманными компьютерами под управлением Windows Mobile: GPRS SMS, InTextMan v1.2 и др. см. [8].

7) Программы управления локальной сетью, например,
Hidden Administrator 1.5, Radmin 3.0 Remote Control и др. [9].

3.2.Системы программирования (макроассемблеры, трансляторы, библиотеки подпрограмм, различные вспомогательные программы и т. д.). Операционная система Windows XP (основные объекты и приемы управления: рабочий стол, управление с помощью мыши, ярлык и значок; файлы и папки: файловая структура, окно папки; структура окна: строка заголовка, рабочая область, полосы прокрутки и т. п.)

Инструментальные программные системы или системы программирования представляют собой мощные и удобные инструментальные средства для разработки программного обеспечения на персональных компьютерах.

К ним относятся:

– ассемблеры (машинно-ориентированные языки), компьютерные программы, осуществляющие преобразование программы в форме исходного текста на языке ассемблера в машинные команды в виде объектного кода;

– трансляторы (программы или технические средства, выполняющие трансляцию программы): компиляторы (программы, переводящие текст программы на языке высокого уровня, в эквивалентную программу
на машинном языке) и 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;

– различные вспомогательные программы: отладчики (debugger) машинных программ, являющиеся модулями среды разработки или отдельным приложением, предназначенные для поиска ошибок
в программе;

– текстовые редакторы – компьютерные программы, предназначенные для создания и изменения текстовых файлов, а также их просмотра на экране, вывода на печать, поиска фрагментов текста и т. п.

– специализированные редакторы исходных текстов — текстовые редакторы для создания и редактирования исходного кода программ. Специализированный редактор исходных текстов может быть отдельным приложением, или быть встроен в интегрированную среду разработки (IDE).

– библиотеки подпрограмм (сборники подпрограмм или объектов), содержащие заранее подготовленные подпрограммы, которыми могут пользоваться программисты для разработки программного обеспечения;

Все перечисленные инструменты могут входить в состав интегрированных сред разработки [5].

Для популярных языков программирования на IBM PC существует множество систем программирования. Естественно программисты предпочитают те системы, которые легки в использовании, позволяют получить эффективные программы, имеют богатые библиотеки функций (подпрограмм) и мощные возможности отладки разрабатываемых программ.

Обычно интегрированная среда разработки предназначается
для одного определённого языка программирования, например,
для Visual Basic, Delphi, С, C++ используется интегрированная среда Microsoft Visual Studio.

Также в качестве примеров таких инструментальных программных систем можно также назвать: Turbo C (фирма Borland), Turbo C++ (фирма Borland), Turbo Pascal (фирма Borland), Turbo Basic (фирма Borland).

Системы программирования, прежде всего, различаются по тому, какой инструментальный язык они реализуют.

Наибольшей популярностью среди программистов пользуются языки: С, С++, Java (на основе С++), Basic, Pascal.

Также много других языков программирования для решения других задач. Например, для построения экспертных систем используются LISP
и PROLOG, а для создания информационных СУБД (систем управления базами данных) используется Dbase фирмы Ashton-Tate (впоследствии права на нее перешли к фирме Borland, а с 1999 г. данная программа поддерживается фирмой dBASE Inc.) [10].

В дальнейшем серия реляционных персональных СУБД пополнилась такими продуктами, как FoxBase/FoxPRO (Fox Software, в дальнейшем – Microsoft), Clipper (Nantucket, затем - Computer Associates), R:base (Microrim), Paradox (Borland, на настоящий момент правами владеет фирма Corel), Access (Microsoft), Approach (Lotus) [10].

Завоевавшие широкую популярность в России системы Dbase, FoxPRO и Clipper работали с таблицами данных, размещавшихся в файлах, имевших расширение *.dbf (термин dbf-формат стал общепринятым). Впоследствии семейство этих баз данных получило интегрированное наименование Xbase.

Несмотря на неизбежные различия, обусловливавшиеся замыслами разработчиков, все перечисленные системы в ходе своей эволюции приобрели ряд общих конструктивных черт, среди которых, прежде всего, могут быть названы:

– наличие визуального интерфейса, автоматизирующего процесс создания средств манипуляции данными: экранных форм, шаблонов отчетов, запросов и т. п.;

– наличие инструментов создания объектов базы данных в режиме диалога: Experts в Paradox, Wizards в Access, Assistants в Approach;

– наличие развитого инструментария создания программных расширений в рамках единой среды СУБД: язык разработки приложений PAL в Paradox, VBA (Visual Basic for Applications) в Access, Lotus Script
в Approach;