Программное обеспечение

Аппаратное обеспечение

Состав вычислительной системы

Состав вычислительной системы называется конфигурацией. Аппаратные и про­граммные средства вычислительной техники принято рассматривать отдельно. Соответственно, отдельно рассматривают аппаратную конфигурацию вычисли­тельных систем и их программную конфигурацию. Такой принцип разделения имеет для информатики особое значение, поскольку очень часто решение одних и тех же задач может обеспечиваться как аппаратными, так и программными средствами. Критериями выбора аппаратного или программного решения являются произво­дительность и эффективность. Обычно принято считать, что аппаратные решения в среднем оказываются дороже, зато реализация программных решений требует более высокой квалификации персонала.

К аппаратному обеспечению вычислительных систем относятся устройства и при­боры, образующие аппаратную конфигурацию. Современные компьютеры и вычис­лительные комплексы имеют блочно-модульную конструкцию — аппаратную кон­фигурацию, необходимую для исполнения конкретных видов работ, можно собирать из готовых узлов и блоков.

По способу расположения устройств относительно центрального процессорного устройства (ЦПУ — Central Processing Unit, CPU) различают внутренние и внешние устройства. Внешними, как правило, являются большинство устройств ввода-вывода данных (их также называют периферийными устройствами) и некоторые устройства, предназначенные для длительного хранения данных.

Согласование между отдельными узлами и блоками выполняют с помощью пере­ходных аппаратно-логических устройств, называемых аппаратными интерфейсами. Стандарты на аппаратные интерфейсы в вычислительной технике называют прото­колами. Таким образом, протокол — это совокупность технических условий, которые должны быть обеспечены разработчиками устройств для успешного согласования их работы с другими устройствами.

Многочисленные интерфейсы можно условно разделить на две большие группы: последовательные и параллельные. Через последовательный интерфейс данные передаются последо­вательно, бит за битом, а через параллельный — одновременно группами битов.

Программы ~ это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы — управление аппаратными средствами.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии.

Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программ­ной конфигурацией.

Базовый уровень.Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппа­ратными средствами. Базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ — Read Only Memory, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Системный уровень.Системный уровень — переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспече­нием, то есть выполняют «посреднические» функции.

Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств — они входят в состав программного обеспечения системного уровня. Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользовате­лем. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производи­тельность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операци­онной системы компьютер. Наличие ядра опера­ционной системы — непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень.Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их также называют утилитами) состоит в авто­матизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы.

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

Прикладной уровень.Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания.

Поскольку между прикладным программным обеспечением и системным существует непосредственная взаимосвязь, то можно утверждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программ­ного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие триединого ком­плекса человек — программа — оборудование.

Классификация прикладных программных средств

Текстовые редакторы.Основные функции этого класса прикладных программ заключаются в вводе и редактировании текстовых данных. Дополнительные функ­ции состоят в автоматизации процессов ввода и редактирования. Для операций ввода, вывода и сохранения данных текстовые редакторы вызывают и используют системное программное обеспечение.

Текстовые процессоры. Основное отличие текстовых процессоров от текстовых редакторов в том, что они позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать его, то есть оформлять. Соответственно, к основным средствам текстовых процессоров относятся средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, составляющих итоговый документ, а к дополни­тельным — средства автоматизации процесса форматирования.

Графические редакторы. Это обширный класс программ, предназначенных для создания и (или) обработки графических изображений. В данном классе различают следующие категории: растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики (ЗО-редакторы). Растровые редакторы применяют в тех случаях, когда графический объект представлен в виде комбинации точек, образующих растр и обладающих свойствами яркости и цвета. Растровые редакторы широко применяются для обработки изображений, их ретуши, создания фотоэффектов и художественных композиций (коллажей).

Векторные редакторы. Элементарным объектом векторного изображения является линия. В векторных редакторах каждая линия рассматривается как матема­тическая кривая третьего порядка и, соответственно, представляется не комбинацией точек, а математической формулой (в компьютере хранятся числовые коэффициенты этой формулы). Такое представление намного компактнее, чем растровое.

Они нашли широкое применение в реклам­ном бизнесе, их применяют для оформления обложек полиграфических изданий и всюду, где стиль художественной работы близок к чертежному.

Редакторы трехмерной графики используют для создания трехмерных композиций. Позволяют гибко управ­лять взаимодействием свойств поверхности изображаемых объектов со свойствами источников освещения и позволяют создавать трехмерную анимацию

Системы управления базами данных. Базами данных называют огромные массивы данных, организованных в табличные структуры. Основными функциями систем управления базами данных являются:

• создание пустой (незаполненной) структуры базы данных;

• предоставление средств ее заполнения или импорта данных из таблиц другой базы;

• обеспечение возможности доступа к данным, а также предоставление средств поиска и фильтрации.

Электронные таблицы. Электронные таблицы предоставляют комплексные сред­ства для хранения различных типов данных и их обработки. В некоторой степени они аналогичны системам управления базами данных, но основной акцент смещен не на хранение массивов данных и обеспечение к ним доступа, а на преобразова­ние данных, причем в соответствии с их внутренним содержанием.

Основное свойство электронных таблиц состоит в том, что при изменении содержа­ния любых ячеек таблицы может происходить автоматическое изменение содер­жания во всех прочих ячейках, связанных с измененными соотношением, заданным математическими или логическими выражениями (формулами).

Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машинострое­нии, приборостроении, архитектуре. Кроме чертежно-графических работ эти сис­темы позволяют проводить простейшие расчеты (например, расчеты прочности, деталей) и выбор готовых конструктивных элементов из обширных баз данных.

Настольные издательские системы. Назначение программ этого класса состоит в автоматизации процесса верстки полиграфических изданий. Этот класс программного обеспечения занимает промежуточное положение между текстовыми процессорами и системами автоматизированного проектирования.

Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя. Такие системы применяют в тех случаях, когда исходные данные хорошо формализуются, но для принятия реше­ния требуются обширные специальные знания.

С использованием экспертных систем связана особая область научно-технической деятельности, называемая инженерией знаний. Инженеры знаний — это специалисты особой квалификации, выступающие в качестве промежуточного звена между раз­работчиками экспертной системы (программистами) и ведущими специалистами в конкретных областях науки и техники (экспертами).

Редакторы HTML (Web-редакторы). Это особый класс редакторов, объединяющих в себе свойства текстовых и графических редакторов. Они предназначены для созда­ния и редактирования так называемых Web-документов (Web-страниц Интернета). Web-документы — это электронные документы, при подготовке которых следует учи­тывать ряд особенностей, связанных с приемом/передачей информации в Интернете.

Броузеры (обозреватели, средства просмотра Web).К этой категории относятся программные средства, предназначенные для просмотра электронных документов выполненных в формате HTML (документы этого формата используются в качестве Web-документов).

Интегрированные системы делопроизводства.Представляют собой программные средства автоматизации рабочего места руководителя. К основным функциям подобных систем относятся функции создания, редактирования и форматирования простейших документов, централизация функций электронной почты, факсимильной телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборота предприятия координация деятельности подразделений.

Бухгалтерские системы.Это специализированные системы, сочетающие в себе функции текстовых и табличных редакторов, электронных таблиц и систем управления базами данных. Предназначены для автоматизации подготовки и учета бухгалтерских документов.

Финансовые аналитические системы.Программы этого класса используются в банковских и биржевых структурах. Они позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, товарных и сырьевых рынках, производить анализ текущих событий, готовить сводки и отчеты.

Геоинформационные системы (ГИС).Предназначены для автоматизации картографических и геодезических работ на основе информации, полученной топографическими или аэрокосмическими методами.

Системы видеомонтажа.Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов их монтажа, создания видеоэффектов, устранения дефектов, наложения звука, титров и субтитров.

Классификация служебных программных средств

Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). С помощью программ данного класса выполняется большинство операций, связанных с обслуживанием файловой струк­туры: копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов (папок), удаление файлов и каталогов, поиск файлов и навигация в файловой струк­туре.

Средства сжатия данных (архиваторы). Архивирование данных упрощает их хранение за счет того, что большие группы файлов и каталогов сводятся в один архивный файл. При этом повышается и эффек­тивность использования носителя за счет того, что архивные файлы обычно имеют повышенную плотность записи информации.

Средства просмотра и воспроизведения. Предназначены только для просмотра файлов без редактирова­ния.

В тех случаях, когда речь идет о звукозаписи или видеозаписи, вместо термина про­смотр применяют термин воспроизведение документов.

Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения.

Средства контроля (мониторинга). Позволяют следить за процессами, происходящими в компью­терной системе. При этом возможны два подхода: наблюдение в реальном режиме времени или контроль с записью результатов в специальном протокольном файле.

Мониторы установки следят за состоянием и изменением окружающей программной среды, отслеживают и протоколируют образование новых связей и позволяют восстанавливать связи, утраченные в результате удаления ранее установленные программ.

Средства коммуникации (коммуникационные программы). Позволяют устанавливать соединения с удаленными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты, работу с телеконференциями (группами новостей), обеспечивают пересылку факсимильных сообщений и выпол­няют множество других операций в компьютерных сетях.

Средства обеспечения компьютерной безопасности. К этой весьма широкой катего­рии относятся средства пассивной и активной защиты данных от повреждения, а также средства защиты от несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных.

В качестве средств пассивной защиты используют служебные программы, пред назначенные для резервного копирования. Нередко они обладают и базовыми свойствами диспетчеров архивов (архиваторов). В качестве средств активной защиты применяют антивирусное программное обеспечение. Для защиты данных от несанкционированного доступа, их просмотра и изменения служат специальные системы основанные на криптографии.