Понятие платформы как комплекса программных и аппаратных средств
Как мы уже говорили, технические электронные вычислительные средства сегодня являются основой производства, хранения, переработки, пересылки информации и получения ее пользователем. Поэтому в рамках данного учебного пособия мы посчитали необходимым дать предельно краткое и общее представление о аппаратно-программных средствах, методологии и концепции их построения. Более подробную информацию при необходимости студенты могут получить из специальной литературы, коей в последнее время издано достаточно.
Платформа, в общепринятом понимании этого слова, является основополагающим элементом системы, комплексом программных и аппаратных средств, на которых, собственно, и держится программное обеспечение любой ЭВМ. Технические характеристики и вид компьютера зависят, таким образом, от архитектуры аппаратных средств, или аппаратной платформы. Основанием аппаратной платформы является процессор, представляющий собой электронно-вычислительное устройство, которое выполняет заданные (программой преобразования информации) логические и арифметические операции (действий), а также управляет работой иных разнообразных устройств современной ЭВМ.
Перспективы развития различных технических устройств связаны, в первую очередь, с развитием их аппаратных платформ. В настоящее время наметились некоторые специализации среди разработчиков: Intel в основном ориентируется на мощные КПК для массового использования, TI доминирует в секторе смартфонов и с появлением платформы ОМАР 2 старается «застолбить» место на рынке портативных игровых консолей, Samsung — в частности, в секторе бюджетных решений и т.д. Вариаций основных аппаратно-программных направлений может быть и довольно много.
Такие понятия, как «программное обеспечение» и «аппаратная - программная платформа» вошли в нашу жизнь вместе с совершенствованием компьютерной промышленности. Принято различать общее и специальное (прикладное) программное обеспечение. Общее включает в себя: операционную систему ЭВМ, систему программирования и программы технического обслуживания, предназначенные для организации и планирования вычислительного процесса. Под специальным программным обеспечением понимают пакеты прикладных программ, а также отдельные программы, связанные с решением определенных задач. К таким задачам, например, относятся создание и обработка текстовой информации. Для этого используются различные текстовые редакторы, программы для дизайна и верстки и многие другие. Все они направлены на облегчение труда и расширение возможностей пользователя при выполнении им тех или иных конкретных задач.
Общее программное обеспечение является системным, так как координирует работу разнообразных компонентов компьютера и играет роль посредника между аппаратным обеспечением и прикладными программами. Та часть системного программного обеспечения, которая управляет работой компьютера, называется операционной системой — ОС (operating system — OS). Также к нему относят программы трансляции, которые преобразуют команды языков программирования в исполняемый машинный код, и различные утилиты (utilities) — программы для обслуживания компьютера и периферийных устройств. Операционная система, будучи ключевым компонентом программного обеспечения, призвана выполнять следующие функции:
1) координировать работу системы при единовременном выполнении нескольких компьютерных программ;
2) осуществлять взаимодействие пользователя и компьютера на базе графического интерфейса;
3) сохранять программы и данные пользователя на носителях
информации;
4) обеспечивать сетевые возможности компьютера и доступ к хранящейся в пределах сети информации.
Последняя функция в настоящее время характеризует всякую современную операционную систему и является ее неотъемлемым признаком. В этой связи все операционные системы можно разделить на несколько групп. К ним относятся, прежде всего, системы, предназначенные для применения в коммуникационных узлах корпоративных сетей, а также системы для рабочих станций сети.
В последние годы структура и модификации персональных компьютеров, а также их программное обеспечение весьма сильно изменились. Основное методологическое изменение — это рост быстродействия компьютерных систем. За последние годы быстродействие удваивалось практически каждые два года. Совсем недавно базовая помаять в несколько десятков мегабайт считалась весьма привлекательной. Сегодня персональные компьютеры оперируют уже десятками и сотнями гигабайт и более. Высокой уровень быстродействия и памяти обусловливается в первую очередь быстроразвивающейся электронной промышленностью и принципиально новыми аппаратными и программными средствами в построении структуры компьютеров.
Методическим прорывом в последние годы стало изменение принципов (концепции) действия различных вычислительных схем. Если ранее вычисления, как правило, осуществлялось последовательно, что занимало весьма много времени, то в настоящее время такой ряд вычислений осуществляется параллельно. В свою очередь это привело к весьма существенным изменениям архитектуры самого компьютера и его программного обеспечения. Как пишет А. А. Козырев в своей книге «Информационные технологии в экономике и управлении»: «Архитектурой называется логическая организация вычислительной машины в представлении программиста. Важнейшими из нововведений в архитектуре компьютерной техники оказались те, которые позволили одновременно (параллельно) выполнять множество похожих операций. Если в середине XX в. программистам приходилось разбивать решаемую задачу на ряд последовательно выполняемых элементарных шагов, современная компьютерная техника позволяет при программировании выделить множество выполняющих одновременно различных элементарных операций».
На сегодня развитие аппаратно-программного обеспечения идет по нескольким направлениям, в зависимости от тех или иных задач, которые возникают в промышленности, экономике, образовании, космосе, в атомной промышленности и пр. и пр. Здесь генеральным направлением вычислительной техники является быстродействие, т.е. производство как можно больше вычислительных операций в секунду.
Особое направление — это так называемые персональные или бытовые компьютеры. В этом случае доминирующим направлением является прежде всего уменьшение физических объемов, чтобы можно было его соотнести с бытовым окружением (вещами). Например, минимизировать физический объем персонального компьютера при тех же вычислительных возможностях, а то и больших и довести его до
карманного компьютера. Это разделение, конечно, условно, но тем не ее может выступать характеристикой развития аппаратно-программного обеспечения, во всяком случае в ближайшее время.
Поскольку постоянно увеличивается количество разнообразных задач, то аппаратно-программное обеспечение постоянно меняет свою архитектонику и направленность. Сегодня только условно и весьма приблизительно можно сказать об основных тенденциях. Аппаратно-программное обеспечение настолько бурно развивается, что предположить достаточно обоснованно направление его пути практически невозможно. И то, что совсем недавно было вполне логичным то или иное направление, то через какое-то время оказывается тупиковой ветвью общего генерального развития аппаратно-программных исследований. Об этом достаточно много написано, поэтому сегодня разработчики весьма неохотно и осторожно говорят о перспективах технического обеспечения получения и переработки информации. Это и в самом деле трудное дело, и прямая экстраполяция развивающихся событий здесь мало помогает.
Но важно другое, аппаратно-программное обеспечение все больше модифицируется под общие принципы обработки информации, причем независимо от ее качественных характеристик, быстродействия и области использования. Более того, скорее всего сегодня быстродействие и передаваемые объемы сами по себе уже не играют большой и тем более решающей роли. Ибо содержательная обработка сегодня и, по всей видимости в ближайшее время, в ближайшем будущем будет зависеть не от скорости обрабатываемых данных, а от методологии поиска решений на основе безграничного количества информации, но обязательно в каких-то установленных человеком, исследователем, пространственно-временных рамок.
Можно привести только один пример. Сегодня узким местом в обработке и анализе информации является поиск нужных данных для Решения каких-либо практических и разнообразных задач. Имеющиеся системы поиска уже не удовлетворяют пользователей. И получается, что мы производим, храним и можем передавать огромное количество информации, но не можем ее переработать за ограниченное время и найти нужные данные, чтобы решить поставленные задачи.
В связи с этим возникает новый весьма существенный момент. В результате этих процессов, т.е. несовершенства поисковых систем, аппаратно-технические и программные новшества оказываются в большей степени не востребованы и их дальнейшее их развитие ставится под сомнение. Во всяком случае такое бурное, как это было совсем недавно и продолжается в настоящее время. Зачем изобретать то, что не пригодится в ближайшее время, а в отдаленное время безусловно и обязательно морально устареет. Возникает логический и технический тупик.
В настоящее время и в ближайшем будущем разработка принципиально новых методов поиска данных, безусловно, будут генеральным направлением развития аппаратно-программного обеспечения информационных процессов. Если эта задача будет успешно решена, то информационная система переберется на качественно новый уровень своего развития и будет решать уже принципиально иные задачи.