Программное обеспечение

Аппаратное обеспечение

Состав вычислительной системы

Рассматриваютаппаратную и программную конфигурацию, т. к. часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критерием в каждом случае является эффектив­ностьработы.

Считается, что повышение эффективности работы за счёт развития аппаратных средств оказывается в среднем дороже, зато реализация решений программным путём требует высокой квалификации персонала.

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройст­ва и приборы (используется блочно-модульная конструкция).

По способу размещения устройств относительно центрального процессорного устройства различают внутренние и внешние устройства. Внешние - это устройства ввода-вывода (периферийные устройства) и дополнительные устройства, предназна­ченные для длительного хранения данных.

Согласование между отдельными блоками и узлами осуществляется с помо­щью переходных аппаратно-логических устройств - аппаратных интерфейсов,работающих в соответствии с утвержденными стандартами.

Интерфейсы любой вычислительной системы можно условно разделить на последовательные и параллельные.

Параллельные интерфейсы более сложны, требуют синхронизации передающего и принимающего устройств, но имеют более высокую производительность, которая измеряется байтами в секунду (байт/с, Кбайт/с, Мбайт/с). Применяются (сейчас редко) при подключении принтера.

Последовательные - проще и медленней, их называют асинхронными интерфейсами. Из-за отсутствия синхронизации посы­лок полезные данные предваряют и завершают посылками служебных данных (на 1 байт - 1-3 служебных бита), производительность измеряется битами в секунду (бит/с, Кбит/с, Мбит/с).

Применяются для подключения устройств ввода, вывода и хранения информации мыши, клавиатуры, флэш-памяти, датчиков, диктофонов, видеокамер, устройств связи, принтеров и т. п.

Стандарты на аппаратные интерфейсы в ВТ называютпротоколами.Протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками компьютерной техники для успешного согласования работы устройств.

Программное обеспечение (ПО) или программная конфигурация - это программы(упорядоченные последовательности команд). Между программами существует взаимосвязь: одни работают, опираясь на другие (более низкого уровня), т. е. следует говорить о межпрограммном интерфейсе.

1. Базовый уровень (BIOS) - самый низший уровень. Базовое обеспечение отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства хранятся в микросхеме постоянного запоминающего устройства - ПЗУ (Read Only Memory (ROM)).

Если параметры базовых средств необходимо изменять во время эксплуатации, применяют перепрограммируемые ЗУ или ППЗУ (Erasable and Programmable Read Only Memory (EPROM). Реализация ППЗУ осуществляется с помощью микросхемы "энергонезависимой памяти" или CMOS, которая также работает при начальной загрузке компьютера.

2. Системный уровень - переходный, обеспечивающий взаимодействие прочих программ компьютерной системы, как с программами базового уровня, так и не­посредственно с аппаратным обеспечением,в частности с центральным процессором.

В состав системного обеспечения входят:

- драйверы устройств - программы, обеспечивающие взаимодей­ствие компьютера с конкретными устройствами;

- средства установки программ;

- стандартные средства пользовательского интерфейса,обеспечивающие эффективное взаимодействие с пользователем, ввод данных в систе­му и получение результата.

Совокупность программ системного уровня образуетяд­ро операционной системы PC.

Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен:

- к взаимодействию программных средств с оборудованием;

- к установке программ более высоких уровней;

- а самое главное – к взаимодействию с пользователем.

Таким образом, загрузка ядра операционной системы – это обязательное и в основном достаточное условие для обеспеченияработычеловека на компьютере.

3. Служебный уровень программного обеспечения дает возможность работы, как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (утилит) - в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке PC. Кроме того, они используются для расширения и улучшения функций системных программ. Некоторые из программ служебного уровня изначально включаются в состав операционной системы, как стандартные.

В разработке и эксплуатации служебных программ существуют два альтер­нативных направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование.

Во втором случае они предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.

4. Прикладной уровень - это комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр их очень широк (от производственных до развлекательных).

Доступность приклад­ного ПО и широта функциональных возможностей PC напрямую зависит от ис­пользуемойоперационной системы, т. е. какие системные средства содержит ее ядро и, следовательно, как она обеспечивает взаимодействие: человек — программы — оборудо­вание.

Классификация служебных программных средств

1. Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). С помощью их выполняется копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов, удаление файлов и каталогов, поиск файлов и навигация в файловой структуре (например, Проводник (Windows Explorer)).

2. Архиваторы– средства сжатия файлов

3. Средства просмотра и воспроизведения. Простые и универсальные средства просмотра, не обеспечивающие редактирования, но позволяющие просматривать (воспроизводить) документы разных типов.

4. Средства диагностики – для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Используются не только для устранения неполадок, но и для оптимизации работы компьютера.

5. Средства контроля (мониторинга) или мониторы - позволяют следить за процессами, происходящими в компьютере. Используются два режима: наблюдение в реальном масштабе времени и контроль с записью результатов в протокольном файле (используется, когда мониторинг необходимо обеспечить автоматически и дистанционно).

6. Мониторы установки - обеспечивают контроль установки программного обеспечения, следят за состоянием окружающей программной среды, позволяют восстанавливать связи, утраченные в результате удаления ранее установленных программ.

Простейшие мониторы обычно входят в состав операционной системы и размещаются на системном уровне.

7. Средства коммуникации (коммуникационные программы) - соединения с удаленными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты и т. п.

8. Средства обеспечения компьютерной безопасности (активные и пассив­ные). Средства пассивной защиты – это программы резервного копирования. В качестве средств активной защиты применяют антивирусное программное обеспечение.

9. Средства электронной цифровой подписи (ЭЦП).

Классификация прикладных программ

1. Текстовые редакторы (Notepad, WordPad, Лексикон, редактор Norton Commander и т. п.).

2. Текстовые процессоры (позволяют не только вводить и редактировать тексты, но и форматировать, т. е. оформлять их). Таким образом, к средствам текстовых процессоров относятся средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц, а также средства автоматизации процесса форматирования (Word).

3. Графические редакторы. Это растровые (точечные), векторные редакторы и средства для создания трехмерной графики (3D-редакторы).

В растровых редакторах (Paint) графический объект представлен в виде комбинации точек, каждая из которых обладает свойствами яркости и цвета. Такой вариант эффективен в случаях, когда изображение имеет много полутонов, и информация о цвете элементов объекта важнее, чем информация об их форме. Растровые редакторы широко применяются для ретуши изображений, создания фотоэффектов, но они не всегда удобны для создания новых изображений и неэкономичны, т.к. изображения имеют большую избыточность.

В векторных редакторах (CorelDraw) элементарным объектом изображения является не точка, а линия. Такой подход характерен для чертежно-графических работ, когда форма линий имеет большее значение, чем информация о цвете отдельных точек, ее составляющих. Это представление намного компактнее, чем растровое. Векторные редакторы удобны для создания изображений, но практически не используются для обработки готовых рисунков.

Редакторы трехмерной графики позволяют гибко управлять взаимодействием свойств поверхности объектов со свойствами источников освещения, а также создавать трехмерную анимацию, поэтому их называют также 3D-аниматорами.

4. Системы управления базами данных (СУБД). Основными функциями их являются:

- создание пустой базы данных;

- предоставление средств для ее заполнения и импорта данных из таблиц другой базы данных;

- обеспечение возможности доступа к данным, средств поиска и фильтрации.

5. Электронные таблицы. Это комплексные средства для хранения и обработки данных (Excel). Предоставляют широкий спектр методов работы с числовыми данными.

6. Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ, а также могут производить элементарные расчеты и выбор конструктивных элементов из баз данных.

7. Настольные издательские системы. Предназначены для автоматизации процесса верстки полиграфических изданий. Занимают промежуточное положение между текстовыми процессорами и системами автоматического проектирования. Типичный прием использования – применение к документам, прошедшим предварительную обработку в текстовых процессорах и графических редакторах.

8. Экспертные системы (анализ данных, содержащихся в базах знаний). Характерная их особенность - способность к саморазвитию (при необходимости генерирует достаточный набор вопросов к эксперту и автоматически повысить свое качество).

9. WEB – редакторы. Объединяют свойства текстовых и графических редакторов и предназначены для создания и редактирования WEB – документов.

10. Броузеры (средства просмотра WEB – документов).

11. Интегрированные системы делопроизводства. Основные функции – редактирование и форматирование простейших документов, централизация работы электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документов предприятия.

12. Бухгалтерскиесистемы – сочетают в себе функции текстовых и табличных редакторов, обеспечивают автоматизацию подготовки и учета первичных документов, ведения счетов плана бухучета, подготовку регулярной отчетности.

13. Финансовые аналитические системы. Используются в банковских и биржевых структурах. Позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, фондовых и сырьевых рынках, производить анализ, готовить отчеты.

14. Геоинформационные системы (ГИС). Предназначены для автоматизации картографических и геодезических работ.

15. Системы видеомонтажа – обработка видеоматериалов.

16. Обучающие, развивающие, справочные и развлекательные программы. Особенностью их являются повышенные требования к средствам мультимедиа (музыкальным композициям, графической анимации и видеоматериалам).

Кроме аппаратного и программного обеспечения выделяют инфор­мационное обеспечение (проверка орфографии, словари, тезаурусы и т. п.)

В специализированных компьютерных системах (бортовые) совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспечением.