Лекция 3. Базовое программное обеспечение.
Цели занятия:
Образовательная: Сформировать понятие студентов о дисциплине, ее роли в профессиональной деятельности, а также дать основные ее понятия.
Развивающая: развить навыки самостоятельной работы.
Воспитательная: воспитывать умение самостоятельно мыслить.
Методическая: повысить эффективность учебного процесса, обобщение и систематизация учебного материала, раскрытие сущности изучаемых понятий и закономерностей на основе фактического материала.
Общая характеристика и классификация программного обеспечения и базовых технологий управления информационными ресурсами.
Бурное развитие новой информационной технологии и расширение сферы ее применения привели к интенсивному развитию программного обеспечения (ПО). Достаточно отметить, что в 1996 г. мировым сообществом на программное обеспечение затрачено свыше 110 млрд. долларов.
Причем тенденции развития ПО показывают, что динамика затрат имеет устойчивую тенденцию к росту, примерно 20% в год.
Software - Программное обеспечение (совокупность необходимых программ для обработки различных данных)
Программа – последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных.
Данные – это информация, представленная в форме, пригодной для её передачи и обработки с помощью компьютера (Данные – это информация, обрабатываемая в компьютере программным путем). Данные хранятся и обрабатываются на машинном языке - в виде последовательностей 0 и 1.
Под программным обеспечением информационных систем понимается совокупность программных и документальных средств для создания и эксплуатации систем обработки данных средствами вычислительной техники.
В зависимости от функций, выполняемых программным обеспечением, его можно разделить на 2 группы: базовое (системное) программное обеспечение и прикладное программное обеспечение.
Базовое (системное) ПО организует процесс обработки информации в компьютере и обеспечивает нормальную рабочую среду для прикладных программ. Базовое ПО настолько тесно связано с аппаратными средствами, что его иногда считают частью компьютера.
Прикладное программное обеспечение предназначено для решения конкретных задач пользователя и организации вычислительного процесса информационной системы в целом.
Базовое программное обеспечение
В состав базового (системного) ПО входят:
• операционные системы:
• сервисные программы;
• трансляторы языков программирования;
• программы технического обслуживания.
Операционные системы (ОС) обеспечивают управление процессом обработки информации и взаимодействие между аппаратными средствами и пользователем. Одной из важнейших функций ОС является автоматизация процессов ввода-вывода информации, управления выполнением прикладных задач, решаемых пользователем. ОС загружает нужную программу и память ЭВМ и следит за ходом се выполнения; анализирует ситуации, препятствующие нормальным вычислениям, и дает указания о том, что необходимо сделать, если возникли затруднения.
Исходя из выполняемых функции, ОС можно разбить на три группы:
• однозадачные (однопользовательские) - предназначены для работы одного пользователя в каждый конкретный момент с одной конкретной задачей;
• многозадачные (многопользовательские) - обеспечивают коллективное использование ЭВМ в мультипрограммном режиме разделения времени;
• сетевые - связаны с появлением локальных и глобальных сетей.
Они предназначены для обеспечения доступа пользователя ко всем ресурсам вычислительной сети.
Однозадачные ОС предназначены для работы одного пользователя в каждый конкретный момент над одной конкретной задачей. Типичным представителем таких операционных систем является MS-DOS (разработанная фирмой Microsoft). Многозадачные ОС обеспечивают коллективное использование ЭВМ в мультипрограммном режиме разделения времени (в памяти ЭВМ находится несколько программ - задач, - и процессор распределяет ресурсы компьютера между задачами). Типичными представителями подобного класса ОС являются: UNIX, OS 2 корпорации IBM, Microsoft Windows XP, Microsoft Windows 7, Vista и некоторые другие.
Сетевые операционные системы связаны с появлением локальных и глобальных сетей и предназначены для обеспечения доступа пользователя ко всем ресурсам вычислительной сети. Типичными представителями сетевых ОС являются: Novell NetWare, Microsoft Windows NT, Banyan Vines, IBM LAN, UNIX, Solaris фирмы Sun.
Основные тенденции развития ОС:
• снижение цен па операционные системы;
• переход многих функций ОС, реализовывавшихся в виде программ, к реализации в виде микропрограмм, «зашитых» в аппаратную часть компьютера;
• обеспечение работы многопроцессорных компьютеров;
• обеспечение совместимости программ для различных типов (поколении) компьютеров;
• обеспечение выполнения параллельных программ;
• создание ОС, в которых отдельные функции реализуются в процессорах разных компьютеров, образующих распределенную вычислительную сеть.
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.
Среди десятков тысяч системных программ особое место занимают операционные системы, которые обеспечивают управление ресурсами
компьютера с целью их эффективного 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;
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.
Операционные системы: виды и функции
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. Обычно это локальный диск С:\. 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.).
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 зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:
1. однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;
2. 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;
3. 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;
4. многопользовательские многозадачные, (например OC Windows) позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.
В различных моделях компьютеров используют операционные системы с разной архитектурой и возможностями. Для их работы требуются разные ресурсы. Они предоставляют разную степень сервиса для программирования и работы с готовыми программами.
Операционная система для персонального компьютера, 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.
Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:
Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы.
Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы - драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.
Файловая система
Информация на внешних носителях хранится в файлах.
Файл (англ. file —папка) — это именованная совокупность любых данных, размещенная на внешнем запоминающем устройстве и хранимая, пересылаемая и обрабатываемая как единое целое. Файл может содержать программу, числовые данные, текст, закодированное изображение и др.
В файлах могут храниться тексты программ, документы, готовые к выполнению программы, графические объекты, базы данных и т.д.
Файловая система — это средство для организации хранения файлов на каком-либо носителе.
Файлы физически реализуются как участки памяти на внешних носителях (магнитных дисках, CD-ROM и т.д.). Каждый файл занимает некоторое количество блоков дисковой памяти. Обычная длина блока —512 байт.
Обслуживает файлы специальный модуль операционной системы, называемый драйвером файловой системы. Каждый файл имеет имя, зарегистрированное в каталоге - оглавлении файлов.
Каждый файл на диске имеет обозначение, которое состоит из 2-х частей: имени и расширения (часто имя и расширение вместе, так же называют именем).
Имя и расширение могут состоять из прописных или строчных букв латинского или русского алфавита, цифр и символов:
-_!@ # $ % ^& * ( ) { } ~ `.
Расширение, как правило, описывает тип файла, поэтому пользоваться расширениями удобно.
Типы расширений файлов:
.com, .exe - готовые к выполнению программы;
.doc, docx – файлы, созданные в текстовом редакторе Microsoft Office Word, либо документы;
.htm, .html - файлы, созданные с помощью языка HTML для размещения в Internet, так называемые Web-публикации;
.pas - программа на Паскале;
.txt - текстовый файл;
.bmp, .gif, .jpg - графические файлы;
.xls, xlsx - файлы, созданные в электронной таблице Microsoft Office Excel;
ppt, pptx – презентация, созданная в программе PowerPoint
accdb – база данных в Microsoft Office Access
.arj, .zip - архивированные файлы.
Графическим файлом называется файл, содержащий либо векторное, либо растровое графическое изображение.
Текстовый файл, содержащий только символы с кодами до 127 (т.е. не содержащие русских букв и псевдографических символов) называется ASCII-файлом.
Каталоги
Имена файлов регистрируются на внешних носителях (магнитных или лазерных дисках и т.д.) в каталогах (директориях или папках).
Каталог - это специальное место на диске, в котором хранятся имена файлов, сведения о размере файлов, времени их последнего обновления, атрибуты (свойства) файлов и т.д.
Каталог (иногда называется директорией или папкой) доступен пользователю через командный язык операционной системы. Его можно просматривать, переименовывать зарегистрированные в нем файлы, переносить их содержимое на новое место и удалять.
Каталог может иметь собственное имя и храниться в другом каталоге наряду с обычными файлами.
Если в каталоге хранится имя файла, то говорят, что этот файл находится в данном каталоге. На диске может быть несколько каталогов. В каждом каталоге может быть много файлов. Каждый каталог имеет имя и может быть зарегистрирован в другом каталоге.
На каждом диске имеется один главный или корневой каталог. В нем размешаются файлы и подкаталоги (каталоги первого уровня). В каталогах 1-го уровня размещаются файлы и каталоги второго уровня и т.д.
Получается иерархическая, древообразная структура каталог овина диске.
Для определения местоположения файла указывают путь (полное имя файла) к файлу.
Путь - это последовательность из имен каталогов или символов "..", разделенных символом "\" – "слэш".
Путь задает маршрут от текущего каталога или от корневого каталога диска к тому каталогу, в котором находится нужный файл.
Следует учитывать, что диск обозначается как заглавная латинская буква, за которой следует двоеточие.
Пример:
С:\ - обычно обозначает винчестер (жесткий диск).
D:\ - CD-ROM или DVD-ROM
F:\ - флеш-карта
Пример: Путь к файлу реферат.ppt (см. рис.35.) обозначается как
D:\Презентации\ реферат.ppt.
Что происходит, когда пользователь подает операционной системе команду "открыть файл ...", в которой указано имя файла и имя каталога, в котором размещён этот файл?
Для выполнения этой команды драйвер файловой системы обращается к своему справочнику, выясняет, какие блоки диска соответствуют указанному файлу, а затем передает запрос на считывание этих блоков драйверу диска.
При выполнении команды "сохранить файл" драйвер файловой системы ищет на диске незанятые блоки, отмечает их, как распределённые для вновь созданного файла, и передаёт драйверу диска запрос на запись в эти блоки данных пользователя.
Драйвер файловой системы обеспечивает доступ к информации, записанной на магнитный диск, по имени файла и распределяет пространство на магнитном диске между файлами.
Для выполнения этих функций драйвер файловой системы хранит на диске не только информацию пользователя, но и свою собственную служебную информацию. В служебных областях диска хранится список всех файлов и каталогов, а также различные дополнительные справочные таблицы, служащие для повышения скорости работы драйвера файловой системы.
К файловой системе имеет доступ также и любая прикладная программа, для чего во всех языках программирования имеются специальные процедуры.
Понятие файла может быть обращено на любой источник или потребитель информации в машине, например, в качестве файла для программы могут выступать принтер, дисплей, клавиатура и др.
Структура файловой системы и структура хранения данных на внешних носителях определяет удобство работы пользователя, скорость доступа к файлам и т.д.
4 994
8 556 
