Конспект лекций к семинарам, страница 10

Таким образом, для эффективного использования компьютера необходимо знать назначение и свойства необходимых при работе c ним программ.

Программы, работающие на компьютере, можно разделить на три категории:

• прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ: редактирование текстов, рисование картинок, обработка информационных массивов и т.д.;

• системные программы, выполняющие различные вспомогательные функции, например создание копий используемой информации, выдачу, справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.д.;

• инструментальные системы (системы программирования), обеспечивающие создание новых программ для компьютера.

Понятно, что грани между указанными тремя классами программ весьма условны. Например, в состав программы системного характера может входить редактор текстов, т.е. программа прикладного характера.

1.10.2. Системные программы

Системные программы - программы, выполняющие различные вспомогательные функции, например создание копий используемой информации, выдачу справочной информации о компьютере, проверку работоспособности устройств компьютера и т.д. Число всех разновидностей системных программ очень велико, здесь будут кратко описаны некоторые из них.

Операционная система. Среди всех системных программ особое место занимает операционная система - программа, которая загружается при включении компьютера.

Операционная система (ОС) - программные средства, обеспечивающие управление выполнением программ и способные реализовать функции управления вводом-выводом, управления

данными и т.д.

Операционная система осуществляет диалог с пользователем, управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т.д.), запускает другие (прикладные) программы на выполнение. Операционная система обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Драйверы. Важным классом системных программ являются программы-драйверы. Драйверы - программы, предназначенные для обслуживания периферийных устройств, обычно загружаются в оперативную память при запуске компьютера. Они расширяют возможности операционных систем по управлению устройствами ввода-вывода компьютера (клавиатурой, жестким диском, мышью и т.д.), оперативной памятью и т.д. С помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся устройств.

Программы-оболочки. Весьма популярный класс системных программ составляют программы-оболочки. Они обеспечивают более удобный и наглядный способ общения с компьютером, чем с помощью командной строки DOS. Интерфейс пользователя - часть программы, обеспечивающая диалоговый режим работы с персональным компьютером. Многие пользователи настолько привыкли к удобствам, предоставляемым своей любимой программой-оболочкой, что чувствуют себя без нее "не в своей тарелке".

Операционные оболочки, в отличие от обычных программ-оболочек, не только дают пользователю более наглядные средства для выполнения часто используемых действий, но и предоставляют новые возможности для запускаемых программ. Чаще, всего это:

• графический интерфейс, т.е. набор средств для вывода изображений на экран и манипулирования ими, построения меню, окон на экране и т.д.;

• мультипрограммирование, т.е. возможность одновременного выполнения нескольких программ;

• расширенные средства для обмена информацией между программами.

Операционные оболочки упрощают создание графических программ, предоставляя для этого большое количество удобных средств, и расширяют возможности компьютера. Но платой за это являются повышенные требования к ресурсам.

К системным программам можно также отнести большое количество утилит, т.е. программ вспомогательного назначения. Утилита (сервисная программа, служебная программа) - программа в составе вычислительной системы, выполняющая общие вспомогательные функции.

Опишем некоторые разновидности этих программ.

Программы для создания резервных копий информации на дисках позволяют быстро скопировать информацию, находящуюся на жестком диске компьютера, на дискеты или кассеты стримера.

Коммуникационные программы предназначены для организации обмена информацией между компьютерами. Такие программы позволяют удобно пересылать файлы с одного компьютера на другой при соединении кабелем их последовательных портов (некоторые программы - при соединении параллельных портов, что обеспечивает большую скорость). Другой вид программ обеспечивает возможность связи компьютеров по телефонной сети.

Программы для диагностики компьютера позволяют проверить конфигурацию компьютера (количество памяти, ее использование, типы дисков и т.д.), а также проверить работоспособность устройств компьютера (прежде всего жестких дисков). Они позволяют выявить "намечающиеся" дефекты дисков (возникающие из-за износа магнитной поверхности диска) и предотвратить потерю данных, хранящихся на диске.

Программы-кэши для диска убыстряют доступ к информации на диске путем организации в оперативной памяти кэш-буфера, содержащего наиболее часто используемые участки диска.

Программы для оптимизации дисков позволяют обеспечить более быстрый доступ к информации на диске за счет оптимизации размещения данных на диске. Эти программы перемещают все участки каждого файла друг к другу (устраняют фрагментацию), собирают все файлы в начале диска и т.д., за счет чего уменьшается число перемещений головок диска (т.е. ускоряется доступ к данным) и снижается износ диска.

Программы динамического сжатия дисков позволяют увеличить количество информации, хранимой на дисках, путем ее динамического сжатия. Эти программы сжимают информацию при записи на диск, а при чтении - восстанавливают ее в исходном виде. Таким образом, для пользователя эти программы незаметны (как говорят, "прозрачны"), они проявляются только увеличением емкости дисков и изменением скорости доступа (кстати, скорость доступа при этом может не уменьшиться, а даже увеличиться). Если на диске хранятся программы, то увеличение емкости невелико - в 1,5 раза, но для баз данных оно может достигать 4—5 раз. Разумеется, многообразие вспомогательных программ для ЭВМ отнюдь не исчерпывается описанными выше типами программ.

1.10.3. Прикладные программы

Прикладные программы - программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ: редактирование текстов, рисование картинок, обработка информационных массивов и т.д.

Пакеты прикладных программ - это система программ, предназначенных для решения задач определенного класса (например, пакет программ для ведения бухгалтерского учета, редактирования текстов и т.д.). Для ПК разработаны и используются сотни тысяч различных прикладных программ для различных применений. Наиболее широко применяются программы:

• подготовки текстов (документов) на компьютере – редакторы текстов;

• подготовки документов типографского качества – издательские системы;

• обработки табличных данных - табличные процессоры;

• обработки массивов информации - системы управления базами данных.

Редакторы текстов и издательские системы предоставляют возможность подготавливать документы на компьютере. Текстовые процессоры - специальные программы, предназначенные для работы с документами (текстами), позволяющие компоновать, форматировать, редактировать тексты при создании пользователем документа. Признанными лидерами в части текстовых процессоров для ПК являются Microsoft Word, WordPerfect, AmiPro.

Табличные процессоры обеспечивают работу с большими таблицами чисел. При работе с табличным процессором на экран выводится прямоугольная таблица, в клетках которой могут находиться числа, пояснительные тексты и формулы для расчета значения в клетке по имеющимся данным. Таблица может быть больше размеров экрана, в этом случае в каждый момент виден только фрагмент таблицы, но с помощью клавиш перемещения курсора можно перемещаться по таблице. Все распространенные табличные процессоры позволяют вычислять значения элементов таблиц по заданным формулам, строить по данным в таблице различные графики и т.д. Многие из них предоставляют и дополнительные возможности. Некоторые из них расширяют возможности по обработке данных - трехмерные таблицы, создание собственных входных и выходных форм, макрокоманды, связь с базами данных и т.д. Но большинство дополнений носят декоративный характер - включение звуковых эффектов, создание слайд-шоу и т.д., здесь фантазия разработчиков неисчерпаема. Наибольшей популярностью пользуются табличные процессоры Microsoft Excel, Lotus 1-2-3 и др.

Системы управления базами данных (СУБД) позволяют управлять большими информационными массивами - базами данных. База данных - поименованная совокупность данных, отражающая состояние объектов и их отношений в рассматриваемой предметной области Система управления базами данных - комплекс программных и языковых средств, предназначенных для создания, ведения и совместного применения баз данных многими пользователями. Системы этого вида обеспечивают ввод, поиск, сортировку записей, составление отчетов и т.д.

С наиболее простыми СУБД, примером которых является Microsoft Access, легко могут работать пользователи даже невысокой квалификации, так как все действия в них осуществляются с помощью меню и других диалоговых средств.

Однако часто необходимо решать задачи, в которых участвует многое различных видов объектов и соответственно много информационных массивов, связанных друг с другом различными соотношениями. В таких случаях требуется создавать специализированные информационные системы, в которых нужная обработка данных выполняется наиболее естественным для пользователей способом - с удобным представлением входных данных, выходных форм, графиков и диаграмм, запросов на поиск и т.д. Для решения таких задач используются более сложные СУБД, позволяющие с помощью специальных средств (обычно - языков программирования) описывать данные и действия с ними.

Среди СУБД наиболее известными являются:

• Microsoft Visual FoxPro;

• IBM DB2 Universal Database;

• Microsoft SQL Server;

• Oracle.

Графические редакторы позволяют создавать и редактировать картинки на экране компьютера. Как правило, пользователю предоставляются возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создания надписей различными шрифтами и т.д. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров, а также выводить полученные картинки в таком виде, чтобы они могли быть включены в документ, подготовленный с помощью текстового редактора или издательской системы. Некоторые редакторы обеспечивают возможность получения изображений трехмерных объектов, преобразования растровых изображений в векторный формат, профессиональные средства цветообработки и т.д. Однако осваивать эти средства не так-то просто. Поэтому тем пользователям, которым нужно выполнять несложные действия по вводу и редактированию картинок, целесообразно остановиться на редакторе типа Adobe Illustrator, а профессионалам из редакций газет и журналов или рекламных агентств потребуется более мощный редактор типа Corel Draw.

Системы деловой и научной графики позволяют наглядно представлять на экране различные данные и зависимости. Системы деловой графики дают возможность выводить на экран различные виды графиков и диаграмм (гистограммы, круговые и секторные диаграммы и т.д.). В последнее время системы деловой графики используются меньше, так как аналогичные возможности включены в ряд табличных процессоров и баз данных.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют осуществлять черчение и конструирование различных механизмов с помощью компьютера. Среди этих систем лидером является AutoCad, но для многих задач целесообразно использование других САПР.

Интегрированные системы сочетают в себе возможности системы управления базами данных, табличного процессора, текстового редактора, системы деловой графики, а иногда и другие возможности. Как правило, все компоненты интегрированной системы имеют схожий интерфейс, что облегчает обучение работе с ними. Часто пользователю предоставляется встроенный язык, позволяющий создавать на базе интегрированной системы различные надстройки, выполняющие нужные пользователю функции. Типичные и наиболее мощные пакеты данного типа: Borland Office for Windows, Lotus SmartSuite for Windows, Microsoft Office. В профессиональной редакции этих пакетов присутствуют четыре приложения: текстовый редактор, СУБД, табличный процессор, программы демонстрационной графики.

Бухгалтерские программы предназначены для ведения бухгалтерского учета, подготовки финансовой отчетности и финансового анализа деятельности предприятий. Из-за несовместимости отечественного бухгалтерского учета с зарубежным в нашей стране используются почти исключительно отечественные бухгалтерские программы. Некоторые из них предназначены для автоматизации отдельных участков бухгалтерского учета - начисления заработной платы, учета товаров, материалов на складах и т.д. Применение таких программ может быть оправдано главным образом для очень трудоемких и относительно изолированных участков учета. В остальных случаях обычно целесообразнее внедрение комплексных систем бухгалтерского учета.

К этому классу относятся как простейшие программы для подготовки бухгалтерских документов и отчетности, например печатающие платежные поручения и накладные, формирующие сведения о доходах для налогообложения и пенсионного фонда, так и очень сложные распределенные системы комплексного бухгалтерского учета: 1С, "Парус", "Галактика", "Инфо-бухгалтер", "Турбо-бухгалтер" и др. Лидирующей в сфере автоматизации бухгалтерского учета следует признать программную систему "1С:Предприятие".

Имеются, конечно, десятки и сотни других типов прикладных программ, например компьютерные игры, обучающие программы, электронные справочники т.д.

1.10.4. Системы программирования

Даже при наличии десятков тысяч программ для ЭВМ пользователям может потребоваться что-то такое, чего не делают (или делают, но не так) имеющиеся программы. В этих случаях следует использовать системы программирования, т.е. системы для разработки новых программ. Инструментальные системы (системы программирования) - программы, обеспечивающие создание новых программ для компьютера.

В самом общем случае для создания программы на выбранном языке программирования нужно иметь следующие компоненты:

1. Текстовый редактор. Так как текст программы записывается с помощью ключевых слов, обычно происходящих от слов английского языка, и набора стандартных символов для записи всевозможных операций, то формировать этот текст можно в любом редакторе, получая в итоге текстовый файл с исходным текстом программы. Лучше использовать специализированные редакторы, которые ориентированы на конкретный язык программирования и позволяют в процессе ввода текста выделять ключевые слова и идентификаторы разными цветами и шрифтами. Подобные редакторы созданы для всех популярных языков и дополнительно могут автоматически проверять правильность синтаксиса программы непосредственно во время ее ввода.

1. Исходный текст с помощью программы-компилятора переводится в машинный код. Если обнаружены синтаксические ошибки, то результирующий код создан не будет. На этом этапе уже возможно получение готовой программы, но чаще всего в ней не хватает некоторых компонентов, поэтому компилятор обычно выдает промежуточный объектный код (двоичный файл, стандартное расширение .OBJ).

2. Исходный текст большой программы состоит, как правило, из нескольких модулей (файлов с исходными текстами), потому что хранить все тексты в одном файле неудобно - в них сложно ориентироваться. Каждый модуль компилируется в отдельный файл с объектным кодом, которые затем надо объединить в одно целое.

Объектный код обрабатывается специальной программой -редактором связей или сборщиком, который выполняет связывание объектных модулей и формирует на выходе работоспособное приложение - исполнимый код.