Людям приходится решать множество проблем — рабочих, коммуникационных, транспортных, финансовых и множества других. Для решения многих из этих проблем требуется помощь компьютера.
К сожалению, компьютеры распознают только нули и единицы двоичной системы счислению и не понимают обычного человеческого языка. Именно здесь на помощь приходят программные средства, или программное обеспечение (software). Иногда говорят про математическое обеспечение, но этот термин относится к давним временам, когда компьютеры использовались как быстродействующие калькуляторы. Программное обеспечение позволяет сформулировать для компьютера конкретную проблему и заставить компьютер предоставить людям результаты ее решения. По существу, программное обеспечение служит связью между человеком и компьютером.
Прежде чем аппаратные средства смогут фактически считать данные, обработать их и получить нужную информацию, им необходим набор команд (инструкций — instructions), называемый программой, которая фактически управляет работой процессора. Программы, как и данные, считываются в основную память под управлением процессора.
Программы, необходимые конкретным пользователям или охватывающие целые прикладные области, разрабатывают профессиональные программисты (programmers). Совокупность программ, которая позволяет компьютерной системе обрабатывать данные, называется программным обеспечением (software).
Для компьютеров требуется программное обеспечение двух типов — системное программное обеспечение (system software) для общего управления работой компьютерной системы и прикладное программное обеспечение (application software) для обработки входных данных и предоставления пользователям осмысленной выходной информацией.
Когда пользователь работает с прикладной программой, или, короче, приложением (application, app) системное программное обеспечение продолжает управлять большинством аппаратных компонентов компьютера. Оно действует как посредник между аппаратными средствами и прикладной программой.
Системное программное обеспечение помогает аппаратным компонентам работать совместно и предоставляет поддержку прикладным программам. Системное программное обеспечение включает в себя операционные системы (operating systems), операционные среды (operating environments), трансляторы языков (language translators), утилиты (utilities), или вспомогательные программы, и мониторы производительности (performance monitors). Наиболее важными компонентами системного программного обеспечения являются операционные системы и операционные среды.
Операционная система
Операционная система представляет собой совокупность программ, которые помогают аппаратным компонентам работать совместно, не мешая друг другу. Некоторые программы операционной системы работают автоматически и не требуют вмешательства человека. Другие компоненты (утилиты) предоставляют пользователю помощь в выполнении задач, обеспечивающих правильную работу компьютерной системы.
Как же операционная система выполняет свои функции? Прежде всего операционную систему необходимо загрузить в основную память. Этот процесс называется загрузкой (booting) системы. После загрузки операционной системы один из ее компонентов, называемый супервизором (supervisor program), остается в основной памяти все время. Такая программа называется резидентной программой (resident program). Другие компоненты операционной системы находятся на диске и загружаются в основную память только при необходимости. Такие программы называются транзитными (transient programs).
- Управление системными ресурсами.
- Управление процессами ввода и вывода.
- Предоставление пользователю возможности взаимодействовать с операционной системой.
Прикладное программное обеспечение
- Программы обработки текста (текстовые редакторы и процессоры).
- Программы настольных издательских систем.
- Электронные таблицы.
- Программы управления базами данных.
- Графические и мультимедийные программы.
- Развлекательные и обучающие программы.
- Утилиты.
- Коммуникационные программы.
Программы обработки текста
Упрощенно можно считать программу обработки текста компьютерным вариантом пишущей машинки, но, разумеется, возможности этой программы намного шире возможностей пишущей машинки. Большинство программ обработки текста, называемые текстовыми процессорами (text processor) и текстовыми редакторами (text editor), позволяют не только легко и удобно вносить изменения и дополнения в текст, но и проверять орфографические и грамматические ошибки, изменять внешний вид текста, вводить графические изображения, формировать предметные указатели и оглавления.
Программы настольных издательских систем
Программа, обеспечивающая компоновку страниц, т.е. программа настольного издательства (Desktop Publishing Program — DTP), является очень полезным дополнением текстового процессора. Она объединяет функции традиционного фотонаборного автомата и художественного редактора. Программа DTP позволяет объединить выходы текстового процессора и графической программы для получения профессиональных страниц, которые уже предназначены для печати. Показанная на рисунке типичная настольная издательская система состоит из персонального компьютера, высококачественного принтера, сканера и различных программ.
Электронные таблицы
Электронная таблица (spreadsheet) представляет собой прикладную программу, предназначенную для организации, расчетов и анализа численных данных. Рабочее пространство (workspace) электронной таблицы заполнено столбцами (columns) и строками. Пользователь вводит данные в ячейки (cells), образованные пересечениями столбцов и строк. В ячейки можно вводить текст, числа и формулы для создания рабочего листа (worksheet), который можно считать разновидностью компьютерного бухгалтера. Когда ввод данных закончен, пользователь может изменить значения любых данных для реализации мгновенного расчета по принципу «а что, если» — для проверки различных результатов достаточно вводить в электронную таблицу различные данные. Электронные таблицы могут также формировать диаграммы и графики для представления взаимозависимостей между данными.
Программы управления базами данных
Базу данных (data base, database) в упрощенном варианте можно считать компьютерным вариантом документации отдела кадров организации. Для каждого работника имеется запись (record), в отдельных полях (fields) которой находятся его фамилия, имя, отчество, занимаемая должность, рабочий стаж, семейное положение и др. С помощью программы управления базой данных (database management program) и специального языка можно выполнять такие операции, как поиск (search) конкретных записей, обновления (update) содержания полей, добавления (add) новых записей, удаления ненужных записей, сортировки записей и др. В современных базах данных поля могут содержать не только текст, но и изображения, например фотографии работников. Программы управления базами данных с расширенными возможностями часто называют системами управления базами данных (DataBase Management System — DBMS).
Графические приложения
Программы для обработки изображений называются графическими программами (graphics programs) или графическими редакторами (graphics editors). Имеется несколько разновидностей графических программ. С их помощью можно самостоятельно создать рисунки и иллюстрации, пользуясь электронным указывающим устройством так же, как художники пользуются карандашом или кистью. Графические программы называются программами рисования (paint program) или программами черчения (draw program) в зависимости от того, как программа создает изображение. Типичная программа рисования, как показано на рисунке, воспринимает ввод от мыши, трэкбола, джойстика и пера. Профессиональные художники предпочитают работать пером на чувствительном к давлению планшете, так как при наличии хорошей программы перо лучше имитирует традиционную кисть, чем другие указывающие устройства.
Изображения, создаваемые графическими программами, часто используются в мультимедийных приложениях, которые объединяют текст, изображения, звук, компьютерную анимацию и видео («движущиеся картинки», которые отображаются на экране телевизора или в кинотеатре). Программы для создания мультимедиа, называются мультимедийными авторскими программами (multimedia authoring software). Такие программы позволяют разнообразными способами объединить различные типы носителей (текст, изображения, звук). Мультимедийные авторские программы имеют также также специальные средства для синхронизации звука с движущимися изображениями.
Развлекательные и обучающие программы
Примерами подобных программ являются учебники, игры и тренажеры. Например, многие обучающие программы учат детей основам математики, азбуке и чтению. Почти всегда такие программы оформляются как игры и в них предусматриваются поощрения за правильные ответы.
Утилиты
Утилитами (utilities) называются полезные программы, которые помогают в работе компьютера. Например, некоторые утилиты позволяют избавиться от вирусов, удалить устаревшие файлы или восстановить случайно удаленные данные.
Код ОГЭ: 1.4.3. Программное обеспечение, его структура. Программное обеспечение общего назначения
♦ Программное обеспечение (ПО) — это совокупность программ, предназначенных для решения определенных задач на компьютере.
В зависимости от области использования программ их можно разделить на 3 класса:
- системное программное обеспечение (СПО) — требуется для управления работой компьютера;
- прикладное программное обеспечение (ППП — пакеты прикладных программ) — необходимо пользователю для выполнения различных задач;
- инструментальные системы программирования (ИСП) — предназначены для создания новых компьютерных программ.
Системное ПО
Системное программное обеспечение (СПО) состоит из двух компонентов:
- базового программного обеспечения (обычно поставляется вместе с компьютером);
- сервисного программного обеспечения (устанавливается дополнительно).
Базовое программное обеспечение содержит минимальный набор программ, обеспечивающих работу компьютера. Сервисное программное обеспечение включает программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового ПО и организуют более удобную среду работы пользователя.
В базовое ПО входят: BIOS, операционная система и операционные оболочки (текстовые и графические).
BIOS отвечает за взаимодействие с основными аппаратными средствами и хранится в специальных микросхемах (ПЗУ).
Операционная система (ОС) — комплекс программ, предназначенный для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами. Операционная система загружается при включении компьютера и организует диалог с пользователем.
Сетевые операционные системы — комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети.
Операционные оболочки — специальные программы для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки могут иметь текстовый и графический варианты интерфейса.
Основное назначение сервисных, или служебных, программ (утилит) — проверка и настройка компьютерной системы. Обычно утилиты дополнительно устанавливаются на ПК и служат для расширения ее функций:
- диагностирование работоспособности компьютера;
- антивирусная защита;
- обслуживание дисков;
- архивирование данных;
- обслуживание сети;
- установка драйверов — программ, отвечающих за взаимодействие с конкретными устройствами.
Операционная система
Операционная система (ОС) — главная составляющая системного программного обеспечения. Это комплекс программ, которые загружаются при включении компьютера и осуществляют управление компьютером, диалог с пользователем, запускают другие программы на выполнение.
ОС состоят из следующих категорий программ:
- ядро — основа ОС, выполняющая главные функции (загрузку компонентов ОС и поддержку выполнения компьютерных программ);
- программа управления файлами и папками (файловая система), служащая для классификации и просмотра информации;
- драйверы, которые позволяют ОС работать с аппаратурой: периферийными устройствами (монитор, клавиатура, мышь, принтеры и т. д.) и устройствами, входящими в состав системного блока (видеокарта, жесткий диск и т. д.). Без драйверов невозможно функционирование никаких компьютерных устройств.
Программы, предназначенные для работы под управлением данной операционной системы, принято называть приложениями. ОС обеспечивает интерфейсы (связь) между пользователем, приложениями и аппаратурой.
ОС осуществляет следующие операции:
- контролирует работоспособность аппаратного обеспечения ПК;
- выполняет процедуру начальной загрузки;
- управляет работой устройств ПК;
- управляет файловой системой;
- обеспечивает взаимодействие пользователя с ПК;
- загружает и выполняет прикладные программы;
- распределяет ресурсы ПК (оперативную память, процессорное время, периферийные устройства между прикладными программами и др.).
Сейчас на IBM–совместимые компьютеры устанавливаются ОС Windows и Linux, на персональные компьютеры Macintosh — Mac OS.
Прикладное ПО
Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой прикладные программы (или их пакет), с помощью которых пользователь выполняет конкретные задания — от производственных до творческих, обучающих и развлекательных. Эти программные средства наиболее многочисленны.
Программы общего назначения
Этот класс содержит широкий перечень программ для пользователей. Среди них — текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных и пр.
Основные функции текстовых редакторов и процессоров: ввод и редактирование текстов в различных форматах, подготовка печатных документов — статей, справок, отчетов, ведомостей и т. п. Текстовые редакторы позволяют вводить и редактировать тексты и могут содержать некоторые ограниченные возможности их форматирования (оформления). Примеры текстовых редакторов: Блокнот (Notepad), WordPad. Текстовые процессоры содержат большой перечень возможностей форматирования документов, а также средства объединения текста, графики, таблиц, формул и других объектов в итоговый документ. Часто текстовые процессоры включают различные средства автоматизации, составления оглавлений и указателей, проверки орфографии, подготовки шаблонов документов и др. Примеры текстовых процессоров: Microsoft Word, WordPerfect, OpenOffice.org Writer, AbiWord. Издательские системы, например Adobe InDesign, служат для подготовки и тиражирования газет, журналов, рекламных буклетов, проспектов, книг.
Табличные процессоры, или электронные таблицы предоставляют среду для обработки информации, представленной в виде таблиц, с использованием встроенных функций. Эти программы широко применяются в бухгалтерском учете, при анализе данных, всюду, где необходимо автоматизировать регулярно повторяющиеся вычисления достаточно больших объемов числовых данных. Кроме этого, такие программы помогают строить двух– или трехмерные графики, диаграммы. Примерами таких программ являются: Microsoft Excel, OpenOffice.org Calc, Lotus Symphony Spreadsheets и др.
Графические редакторы и процессоры предназначены для просмотра, обработки, редактирования, упорядочения и публикации цифровых фотографий, создания графических файлов, преобразования их из одного формата в другой и (или) обработки графических изображений — рисунков, чертежей, графиков, диаграмм, иллюстраций, в том числе и трехмерных. Пользователь может изменять палитру, масштаб, работать с многослойными изображениями, получать изображения со сканера и другой цифровой техники и т. д. Любой графический редактор включает в себя текстовый редактор и позволяет набирать тексты.
Системы управления базами данных (СУБД) обеспечивают организацию и хранение баз данных. Базами данных называют большие массивы данных о группе объектов с одинаковым набором свойств. СУБД обеспечивают ввод данных, поиск, сортировку записей, создание отчетов. Примерами СУБД являются Microsoft Access, Microsoft SQL Server, MySQL, Oracle, Sybase, Firebird, Interbase.
К средствам презентационной графики относятся специализированные программы для создания изображений и их показа на экране, подготовки слайд–фильмов, мультфильмов, видеофильмов, их редактирования. Презентация может включать показ диаграмм и графиков.
Существуют программные средства, объединяющие возможности текстовых, графических редакторов, электронных таблиц, систем управления базами данных. Такие средства называются интегрированными системами, или пакетами. Они могут включать также органайзер, средства поддержки электронной почты, программу для создания презентаций и др. Эти средства предусматривают единые правила работы с программами (унифицированный интерфейс). Компоненты интегрированных пакетов могут работать отдельно друг от друга, но основные достоинства этих пакетов проявляются при их разумном сочетании друг с другом. Примерами интегрированных пакетов являются Microsoft Office, OpenOffice.org, Lotus SmartSuite, StarOffice, Corel WordPerfect Office.
К прикладному программному обеспечению относятся также:
- офисные пакеты;
- средства специализированного назначения;
- коммуникационные средства;
- программы мультимедиа;
- развлекательные и образовательные программы;
- системы искусственного интеллекта;
- игровые программы.
Офисные пакеты могут включать программы планирования (органайзеры), системы автоматического перевода, средства проверки орфографии и распознавания текста. К специализированным (проблемно–ориентированным) средствам относятся математические пакеты, системы деловой и научной графики, системы автоматизированного проектирования, бухгалтерские системы и т. д.
Коммуникационные средства предназначены для взаимодействия пользователей в компьютерных сетях и включают браузеры (программы для просмотра содержимого веб–страниц), почтовые программы, средства скачивания файлов из сетей, программы для видео-общения и обмена текстовыми, голосовыми сообщениями, средства прослушивания онлайн–радио и просмотра онлайн–телевидения и др. Основное назначение мультимедийных программ — создание, обработка и проигрывание аудио– и видеоинформации. Современные обучающие программы обычно являются мультимедийными, включают не только звук и работу с микрофоном, но и отрывки из видеофильмов.
Системы искусственного интеллекта реализуют отдельные функции интеллекта человека; к ним относятся экспертные системы для принятия решений в предметной области (медицина, математика, статистика и т. д.), системы анализа и распознавания речи и др. Игровые программы используются не только для отдыха и соревнований, но и для тренажерной тренировки навыков и умений, тренировки логического мышления, а также обучения.
Инструментальное ПО
Инструментальные системы, или системы программирования предназначены для создания новых программ. Они различаются в первую очередь по языкам программирования, которые они поддерживают.
В настоящее время широко распространены системы визуального программирования, которые позволяют создавать программы с использованием графического интерфейса.
Конспект урока по информатике «Программное обеспечение».
Leave a Reply