Программное обеспечение - совокупность программ, процедур и правил, обеспечивающих взаимодействие аппаратных средств, а также взаимодействие пользователя с вычислительной системой. Программное обеспечение вычислительной машины функционирует на нескольких связанных между собой уровнях, образующих иерархию, в которой каждый последующий уровень базируется на программном обеспечении предшествующих уровней .

К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:

- технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.);
- методы тестирования программ;
- методы доказательства правильности программ;
- анализ качества работы программ;
- документирование программ;
- разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое .

Программное обеспечение - неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах.

Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ - от игровых до научных.

В первом приближении все программы, работающие на компьютере, можно условно разделить на три категории:

1) прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ;
2) системные программы, выполняющие различные вспомогательные функции, например: управление ресурсами компьютера; создание копий используемой информации; проверка работоспособности устройств компьютера; выдача справочной информации о компьютере и др.;
3) инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.

При построении классификации ПО нужно учитывать тот факт, что стремительное развитие вычислительной техники и расширение сферы приложения компьютеров резко ускорили процесс эволюции программного обеспечения .

Если раньше можно было довольно просто перечислить основные категории ПО - операционные системы, трансляторы, пакеты прикладных программ, то сейчас ситуация коренным образом изменилась.

Развитие ПО пошло как вглубь (появились новые подходы к построению операционных систем, языков программирования и т.д.), так и вширь (прикладные программы перестали быть прикладными и приобрели самостоятельную ценность).

Соотношение между требующимися программными продуктами и имеющимися на рынке меняется очень быстро. Даже классические программные продукты, такие, как операционные системы, непрерывно развиваются и наделяются интеллектуальными функциями, многие из которых ранее относились только к интеллектуальным возможностям человека.

Кроме того, появились нетрадиционные программы, классифицировать которые по устоявшимся критериям очень трудно, а то и просто невозможно, как, например, программа - электронный собеседник.

На сегодняшний день можно сказать, что более или менее определённо сложились следующие группы программного обеспечения: операционные системы и оболочки; системы программирования (трансляторы, библиотеки подпрограмм, отладчики и т.д.); инструментальные системы; интегрированные пакеты программ; динамические электронные таблицы; системы машинной графики; системы управления базами данных (СУБД); прикладное программное обеспечение.

Системным ПО называется комплекс программных средств, обеспечивающих работоспособность компьютера или сети и создающих среду для выполнения отдельными компьютерами или сетью тех функциональных задач, которые на них возложены. Программисты, занимающиеся разработкой, внедрением и сопровождением системного обеспечения, называются системными программистами. Кроме того, с системным программным обеспечением сети имеют дело администратор сети и операторы.

В задачу системного программного обеспечения входит: обеспечение нормального функционирования вычислительной системы; создание на компьютере и в сети среды для работы прикладных программ; выполнение вспомогательных процедур (копирование, архивирование, восстановление файлов и баз данных, зашита от несанкционированного доступа); диагностика и профилактика аппаратуры компьютера и локальной сети.

Системное ПО -- неотъемлемая часть компьютера -- включает базовое обеспечение, зашитое в постоянную память, операционную систему компьютера, операционные оболочки, сетевую операционную систему. Сервисное программное обеспечение организует комфортную работу пользователя.

Системное ПО можно разделить на базовое ПО, операционную систему и сервисное ПО.

Базовое системное ПО - это набор базовых программ, встроенных в элементы аппаратуры на этапе ее изготовления и хранящихся в соответствующих ПЗУ. Основная часть базового ПО - это система BIOS (Basic Input and Output System), записанная в ПЗУ на материнской плате. Можно выделить следующие основные функции BIOS.

1. Поддержка аппаратных интерфейсов
2. Тестирование аппаратных компонентов ПК при его включении.
3. Загрузка операционной системы .

При включении компьютера, программы BIOS автоматически запускаются и начинают проверять аппаратную конфигурацию компьютерной системы и работоспособность ее компонент. С работоспособными устройствами устанавливается связь в рамках соответствующих аппаратных интерфейсов. Если обнаружится неработоспособность основных устройств - процессора, RAM или видеокарты, работа автоматически прекращается. Если обнаружится неработоспособность других устройств, например, жесткого диска или CD-привода, работа не прекращается, но выдается соответствующее предупреждение и запрос на продолжение работы, а связь с неработающим устройством не устанавливается. Если ошибок не обнаружено, то начинается загрузка операционной системы.

Настройка системы BIOS возможна через программу BIOS Setup, являющуюся частью BIOS. Для запуска этой программы необходимо нажать клавишу Delete после включения компьютера, но до начала загрузки операционной системы (в течение нескольких секунд после включения компьютера). Одна из настроек BIOS, которая используется наиболее часто, - указание загрузочного устройства операционной системы, т.е. указание, на каком носителе данных находится операционная система. Как правило, в BIOS устанавливается список из 3-х носителей, которые просматриваются по очереди, если на каком-либо из них обнаруживается установленная операционная система, то эта система загружается. Если ни на одном из устройств списка не обнаружено операционной системы, то выдается соответствующее сообщение и запрос на ввод идентификатора какого-нибудь другого устройства. Без операционной системы совершать на компьютере какие-либо программные действия, кроме настройки BIOS, невозможно. Если используемая операционная система установлена на жестком диске и нет необходимости эту систему менять, то в загрузочном списке целесообразно поставить этот жесткий диск на первое место. Если же есть необходимость загружать операционную систему с CD-привода (при установке новой операционной системы), то в загрузочном списке CD-привод должен стоять раньше жесткого диска. Многие настройки BIOS нет необходимости менять через программу BIOS Setup - их можно установить через соответствующие утилиты операционной системы. Например, системные часы можно установить через раздел Дата и время Панели управления Windows (при этом произойдет именно перенастройка соответствующего параметра BIOS). Современные ПЗУ BIOS как правило построены на основе флэш-памяти, поэтому для них возможна функция перезаписывания (прошивки) - для этого в состав BIOS входят соответствующие программы. Перезаписывание BIOS - очень критичная процедура - если на этапе перезаписывания произойдет сбой, компьютер окажется полностью неработоспособным .

Что такое программное обеспечение

Возможности современного ПК столь велики, что все большее число людей находят ему применение в своей работе, учебе, быту. Важнейшим качеством современного компьютера является его «дружественность» по отношению к пользователю. Общение человека с компьютером стало простым, наглядным, понятным. Компьютер сам подсказывает пользователю, что нужно делать в той или иной ситуации, помогает выходить из затруднительных положений. Это возможно благодаря программному обеспечению компьютера.

Снова воспользуемся аналогией между компьютером и человеком. Новорожденный человек ничего не знает и не умеет. Знания и умения он приобретает в процессе развития, обучения, накапливая информацию в своей памяти. Компьютер, который собрали на заводе из микросхем, проводов, плат и прочего, подобен новорожденному человеку. Можно сказать, что загрузка в память компьютера программного обеспечения аналогична процессу обучения ребенка. Создается программное обеспечение программистами.

Вся совокупность программ, хранящихся на всех устройствах долговременной памяти компьютера, составляет его программное обеспечение (ПО).

Программное обеспечение компьютера постоянно пополняется, развивается, совершенствуется. Стоимость установленных программ на современном ПК зачастую превышает стоимость его технических устройств. Разработка современного ПО требует очень высокой квалификации от программистов.

Типы программного обеспечения

В программном обеспечении компьютера есть необходимая часть, без которой на нем просто ничего не сделать. Она называется системным ПО. Покупатель приобретает компьютер, оснащенный системным программным обеспечением, которое не менее важно для работы компьютера, чем память или процессор. Кроме системного ПО в состав программного обеспечения компьютера входят еще прикладные программы и системы программирования.

Программное обеспечение компьютера делится на:

Системное ПО;
- прикладное ПО;
- системы программирования.
О системном ПО и системах программирования речь пойдет позже. А сейчас познакомимся с прикладным программным обеспечением.
Состав прикладного программного обеспечения
Программы, с помощью которых пользователь может решать свои информационные задачи, не прибегая к программированию, называются прикладными программами.

Как правило, все пользователи предпочитают иметь набор прикладных программ, который нужен практически каждому. Их называют программами общего назначения. К их числу относятся:

Текстовые и графические редакторы, с помощью которых можно готовить различные тексты, создавать рисунки, строить чертежи; проще говоря, писать, чертить, рисовать;

Системы управления базами данных (СУБД), позволяющие превратить компьютер в справочник по любой теме;

Табличные процессоры, позволяющие организовывать очень распространенные на практике табличные расчеты;

Коммуникационные (сетевые) программы, предназначенные для обмена информацией с другими компьютерами, объединенными с данным в компьютерную сеть.

Очень популярным видом прикладного программного обеспечения являются компьютерные игры. Большинство пользователей именно с них начинает свое общение с ЭВМ.

Кроме того, имеется большое количество прикладных программ специального назначения для профессиональной деятельности. Их часто называют пакетами прикладных программ. Это, например, бухгалтерские программы, производящие начисления заработной платы и другие расчеты, которые делаются в бухгалтериях; системы автоматизированного проектирования, которые помогают конструкторам разрабатывать проекты различных технических устройств; пакеты, позволяющие решать сложные математические задачи без составления программ; обучающие программы по разным школьным предметам и многое другое.

Системное программное обеспечение

Систе́мное програ́ммное обеспе́чение - это комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление компонентами компьютерной системы, такими как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого аппаратура, а с другой - приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные прикладные задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.

Операционные системы

Операционная система - комплекс системных программ, расширяющий возможности вычислительной системы, а также обеспечивающий управление её ресурсами, загрузку и выполнение прикладных программ, взаимодействие с пользователями. В большинстве вычислительных систем ОС являются основной, наиболее важной (а иногда единственной) частью системного ПО.
Функции ОС
Основные функции (простейшие ОС):
Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение.
Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память).
Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.), организованным в той или иной файловой системе. Пользовательский интерфейс.
Сетевые операции, поддержка стека протоколов.

Дополнительные функции :
Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация).
== Понятие операционной системы
==

Существуют две группы определений ОС: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.
Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки - также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры - могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев, это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: файрволов, маршрутизаторов).

Основные идеи ОС

Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм, начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).

В 1950-60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.

Встроенные программы

Встроенные программы или firmware - это программы, «зашитые» в цифровые электронные устройства. В ряде случаев (например, BIOS IBM-PC совместимых компьютеров) являются по сути частью операционной системы, хранящейся в постоянной памяти. В достаточно простых устройствах вся операционная система может быть встроенной. Многие устройства современных компьютеров имеют собственные «прошивки», осуществляющие управление этими устройствами и упрощающие взаимодействие с ними.

Утилиты

Утилиты (англ. utility или tool) - программы, предназначенные для решения узкого круга вспомогательных задач. Иногда утилиты относят к классу сервисного программного обеспечения Утилиты используются для
Мониторинга показателей датчиков и производительности оборудования - мониторинг температур процессора, видеоадаптера; чтение S.M.A.R.T. жёстких дисков;
Управления параметрами оборудования - ограничение максимальной скорости вращения CD-привода; изменение скорости вращения вентиляторов.
Контроля показателей - проверка ссылочной целостности; правильности записи данных.
Расширения возможностей - форматирование и/или переразметка диска с сохранением данных, удаление без возможности восстановления.

Типы утилит

Дисковые утилиты
Дефрагментаторы
Проверка диска - поиск неправильно записанных либо повреждённых различным путём файлов и участков диска и их последующее удаление для эффективного использования дискового пространства.
Очистка диска - удаление временных файлов, ненужных файлов, чистка «корзины».
Разметка диска - деление диска на логические диски, которые могут иметь различные файловые системы и восприниматься операционной системой как несколько различных дисков.
Резервное копирование - создание резервных копий целых дисков и отдельных файлов, а также восстановление из этих копий.
Сжатие дисков - сжатие информации на дисках для увеличения вместимости жёстких дисков. Утилиты работы с реестром
Утилиты мониторинга оборудования
Тесты оборудования

Прикладное программное обеспечение

Прикладная программа или приложение - программа, предназначенная для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем. В большинстве операционных систем прикладные программы не могут обращаться к ресурсам компьютера напрямую, а взаимодействуют с оборудованием и проч. посредством операционной системы. Также на простом языке - вспомогательные программы.
Классификация

По типу
программные средства общего назначения
Текстовые редакторы
Системы компьютерной вёрстки
Графические редакторы
СУБД
программные средства специального назначения
Экспертные системы
Мультимедиа приложения (Медиаплееры, программы для создания/редактирования видео, звука, Text-To-Speech и пр.)
Гипертекстовые системы (Электронные словари, энциклопедии, справочные системы)
Системы управления содержимым
программные средства профессионального уровня
САПР
АРМ
АСУ
АСУ ТП
АСНИ
Геоинформационные системы
Биллинговые системы
CRM
По сфере применения
Прикладное программное обеспечение предприятий и организаций. Например, финансовое управление, система отношений с потребителями, сеть поставок. К этому типу относится также ведомственное ПО предприятий малого бизнеса, а также ПО отдельных подразделений внутри большого предприятия. (Примеры: Управление транспортными расходами, Служба IT поддержки)
Программное обеспечение обеспечивает доступ пользователя к устройствам компьютера.
Программное обеспечение инфраструктуры предприятия. Обеспечивает общие возможности для поддержки ПО предприятий. Это системы управления базами данных, серверы электронной почты, управление сетью и безопасностью.
Программное обеспечение информационного работника. Обслуживает потребности индивидуальных пользователей в создании и управлении информацией. Это, как правило, управление временем, ресурсами, документацией, например, текстовые редакторы, электронные таблицы, программы-клиенты для электронной почты и блогов, персональные информационные системы и медиа редакторы.
Программное обеспечение для доступа к контенту. Используется для доступа к тем или иным программам или ресурсам без их редактирования (однако может и включать функцию редактирования). Предназначено для групп или индивидуальных пользователей цифрового контента. Это, например, медиа-плееры, веб-браузеры, вспомогательные браузеры и др.
Образовательное программное обеспечение по содержанию близко к ПО для медиа и развлечений, однако в отличие от него имеет четкие требования по тестированию знаний пользователя и отслеживанию прогресса в изучении того или иного материала. Многие образовательные программы включают функции совместного пользования и многостороннего сотрудничества.
Имитационное программное обеспечение. Используется для симуляции физических или абстрактных систем в целях научных исследований, обучения или развлечения.
Инструментальные программные средства в области медиа. Обеспечивают потребности пользователей, которые производят печатные или электронные медиа ресурсы для других потребителей, на коммерческой или образовательной основе. Это программы полиграфической обработки, верстки, обработки мультимедиа, редакторы HTML , редакторы цифровой анимации, цифрового звука и т. п.
Прикладные программы для проектирования и конструирования. Используются при разработке аппаратного («Железо») и программного обеспечения. Охватывают автоматизированный дизайн (computer aided design - CAD), автоматизированное проектирование (computer aided engineering - CAE), редактирование и компилирование языков программирования, программы интегрированной среды разработки (Integrated Development Environments), интерфейсы для прикладного программирования (Application Programmer Interfaces).
Ссылки на используемые ресурсы

Программное обеспечение

1) Прикладные программы

2) Системные программы :

управление ресурсами ЭВМ.

операционные системы.
системы программирования.
инструментальные системы.
интегрированные пакеты.
системы машинной графики.

Жизненный цикл ПО и его стандартизация, процессы ЖЦ ПО, группы процессов ЖЦ ПО

В технологиях разработки программного обеспечения понятие жизненного цикла является одним из основных.

Жизненный цикл программного обеспечения (ЖЦ ПО) – период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ПО и заканчивается в момент его полного снятия с эксплуатации.

Процесс – совокупность взаимосвязанных действий (а каждое действие – набор задач), преобразующих некоторые входные данные в выходные. Каждый процесс характеризуется задачами и методами их решения, исходными данными, полученными от других процессов, и результатами.

Согласно стандарту ISO/IEC 12207 все процессы ЖЦ ПО разделены на три группы:

1. основные процессы :

1.1. приобретение;

1.2. поставка;

1.3. разработка;

1.4. эксплуатация;

1.5. сопровождение;

2. вспомогательные процессы :

2.1. документирование;

2.2. управление конфигурацией;

2.3. обеспечение качества;

2.4. верификация;

2.5. аттестация;

2.6. совместная оценка;

2.7. аудит (определение соответствия требованиям, планам и условиям договора);

2.8. разрешение проблем;

3. организационные процессы :

3.1. управление;

3.2. инфраструктура;

3.3. усовершенствование

3.4. обучение.

3. Процесс разработки ПО: основные действия и их содержание

Процесс разработки предусматривает действия и задачи, выполняемые разработчиком, и охватывает работы по созданию ПО и его компонентов в соответствии с заданными требованиями, включая оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствующего качества программных продуктов, материалов, необходимых для организации обучения персонала.

Процесс разработки включает следующие действия:

1) Подготовительная работа начинается с выбора модели ЖЦ ПО, соответствующей масштабу, значимости и сложности проекта.

2) Анализ требований к системе подразумевает определение ее функциональных возможностей, пользовательских требований, требований к надежности и безопасности, к внешним интерфейсам и т.д.

3) Проектирование архитектуры системына высоком уровне заключается в определении компонентов ее оборудования, ПО и операций, выполняемых эксплуатирующим систему персоналом.

4) Анализ требований к ПО

Проектирование архитектуры ПО

6) Детальное проектирование ПО

Кодирование и тестирование ПО

8) Интеграция ПО предусматривает сборку разработанных компонентов ПО в соответствии с планом интеграции и тестирование агрегированных компонентов.

9) Квалификационное тестирование ПО проводится разработчиком в присутствии заказчика (по возможности) для демонстрации того, что ПО удовлетворяет своим спецификациям и готово к использованию в условиях эксплуатации.

10) Интеграция системы заключается в сборке всех ее компонентов, включая ПО и оборудование.

11) После интеграции система, в свою очередь, подвергается квалификационному тестированию на соответствие совокупности требований к ней.

12) Установка ПО осуществляется разработчиком в соответствии с планом в той среде и на том оборудовании, которые предусмотрены договором.

13) Приемка ПО предусматривает оценку результатов квалификационного тестирования ПО и системы и документирование результатов оценки, которые проводятся заказчиком с помощью разработчика. Разработчик выполняет окончательную передачу ПО заказчику в соответствии с договором, обеспечивая при этом необходимое обучение и поддержку.

Сертификация процессов разработки ПО, модель CMM

Гарантия качества процессов разработки программных продуктов является весьма значимой в современных условиях. Такую гарантию дают сертификаты качества процесса , подтверждающие его соответствие принятым международным стандартам. Наиболее авторитетными являются модели стандартов ISO 9001:2000, ISO/IEC 15504 и модель зрелости процесса разработки ПО (Capability Maturity Model – CMM).

Основным понятием модели CMM является зрелость процессов (Software process maturity). Зрелость процессов – это степень их управляемости, контролируемости и эффективности. Повышение технологической зрелости означает потенциальную возможность возрастания устойчивости процессов и указывает на степень эффективности и согласованности использования процессов создания и сопровождения ПО в рамках всей организации.

В модели CMM выделены пять уровней технологической зрелости, которые в принципе могут быть достигнуты компанией:

1. Начальный уровень означает, что процесс в компании не формализован. Он не может строго планироваться и отслеживаться, его успех носит случайный характер. Результат работы целиком и полностью зависит от личностных качеств отдельных сотрудников, увольнение которых приводит к остановке проекта.

2. На повторяемом уровне внедряются формальные процедуры для выполнения основных элементов процесса конструирования. Результаты выполнения процесса соответствуют заданным требованиям и стандартам. Выполнение проекта на этом уровне планируется и контролируется, а применяемые для этих целей средства дают возможность повторения ранее достигнутых успехов.

3. Определенный уровень требует, чтобы все элементы процесса были определены, стандартизированы и задокументированы. На этом уровне все процессы планируются и управляются на основе единого стандарта компании. Качество разрабатываемого ПО уже не зависит от способностей отдельных личностей.

4. На управляемом уровне в компании принимаются количественные показатели качества как программных продуктов, так и технологических процессов. Это обеспечивает более точное планирование проекта и контроль качества его результатов. Основное отличие от предыдущего уровня состоит в более объективной, количественной оценке продукта и процесса.

5. На высшем, оптимизирующем , уровне главной задачей компании становится постоянное улучшение и повышение эффективности существующих процессов, ввод новых технологий. Технология создания и сопровождения программных продуктов планомерно и последовательно совершенствуется.

Каскадная модель жизненного цикла ПО: описание, преимущества и недостатки,

Критерии применения

Каскадная модель ЖЦ ПО реализует классический жизненный цикл ПО. Согласно этой модели разработка ПО рассматривается как последовательность этапов, причем переход на следующий этап осуществляется только по завершении всех работ на текущем этапе.

Системный анализ – Анализ требований – Проектирование – Реализация – Тестирование – Внедрение – Сопровождение

Системный анализ: задается роль каждого элемента и их взаимодействие друг с другом.

Анализ требований: определение функциональных и нефункциональных требований к ПО.

Проектирование: трансляция требований к ПО во множество проектных представлений. Также на этом этапе осуществляется оценка качества будущего программного обеспечения.

Реализация: преобразование проектных спецификаций в текст на ЯП (язык прогр.) (кодирование).

Тестирование: проверка корректности, исправление ошибок в функциях и логике.

Внедрение: установка разработанного ПО у заказчика, обучение персонала.

Сопровождение: внесение изменений в эксплуатируемое ПО (исправления ошибок, адаптации к изменениям внешней для ПО среды, усовершенствования ПО по требованиям заказчика).

Преимущества:

Модель хорошо известна потребителям;

Хорошо срабатывает для тех проектов, которые достаточно понятны

Весьма доступна для понимания, проста и удобна в применении;

Ее структурой может руководствоваться даже неопытный персонал;

Отличается стабильностью требований;

Хорошо срабатывает тогда, когда требования к качеству доминируют над требованиями к затратам и графику выполнения проекта;

Способствует осуществлению строгого контроля менеджмента проекта;

Стадии модели довольно хорошо определены и понятны;

Ход выполнения проекта легко проследить с помощью использования временной шкалы, поскольку момент завершения каждой фазы используется в качестве стадии.

Недостатки:

Каждая попытка вернуться на одну или две фазы назад, чтобы исправить какую-либо проблему или недостаток, приведет к значительному увеличению затрат и сбою в графике;

Выражение "35 процентов выполнено" - не несет никакого смысла и не является показателем для менеджера проекта;

Интеграция всех полученных результатов происходит в завершающей стадии работы модели;

У клиента едва ли есть возможность ознакомиться с системой заранее;

Все требования должны быть известны в начале жизненного цикла;

Возникает необходимость в жестком управлении и контроле, поскольку в модели не предусмотрена возможность модификации требований;

Модель основана на документации, а значит, количество документов может быть избыточным;

Весь программный продукт разрабатывается за один раз. Нет возможности разбить систему на части;

Отсутствует возможность учесть переделку и итерации за рамками проекта.

Критерии применения: каскадная модель может использоваться при создании ПО, для которого в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования.

Критерии применения

Макетирование (прототипирование) – это процесс создания модели разрабатываемого программного продукта. Модель может принимать один из трех видов:

1) бумажный макет или «электронный» макет , который представляет GUI;

2) работающий макет (выполняет только часть требуемых функций);

3) существующая программа (характеристики которой должны быть улучшены).

Макетирование основывается на многократном повторении итераций , в которых участвуют заказчик и разработчик, как это показано.

Преимущества:

Пользователь может "увидеть" системные требования в процессе их сбора командой разработчиков;

Снижается возможность возникновения путаницы, искажения информации при определении системных требований;

В процесс можно внести новые требования пользователя;

Да

Нет

образуются постоянные, видимые признаки прогресса;

Качество продукта определяется при активном участии пользователя в процесс разработки;

Благодаря меньшему объему доработок уменьшаются затраты на разработку;

Обеспечивается управление рисками;

Недостатки:

Разработанные "на скорую руку" прототипы страдают от неадекватной или недостающей документации;

С учетом создания рабочего прототипа, качеству всего ПО или долгосрочной эксплуатационной надежности может быть уделено недостаточно внимания.

Решение трудных проблем может отодвигаться на будущее. Это приводит к тому, что последующие полученные продукты могут не оправдать надежды, которые возлагались на прототип;

Если пользователи не могут участвовать в проекте, на конечном продукте могут отразиться неблагоприятные воздействия;

Если выполнение проекта завершается досрочно, у конечного пользователя останется лишь частичная система;

Вызывает зависимость и может продолжаться слишком долго;

Критерии применения:

Требования не известны заранее, не постоянны или могут быть неудачно сформулированы;

Существует потребность в разработке пользовательских интерфейсов;

Осуществляются временные демонстрации;

Выполняется новая, не имеющая аналогов разработка;

Разработчики не уверены в том, какую оптимальную архитектуру или алгоритмы следует применять;

Алгоритмы или системные интерфейсы усложнены;

Разрабатывается ПО, когда проявляется средняя и высокая степень риска;

Типы связей IDEF3

Соединения разбивают или соединяют внутренние потоки:

Типы соединений

Графическое обозначение	Название	Вид	Правила инициализации
&	Соединение «И»	Разворачивающее	Каждое конечное действие обязательно инициируется
Сворачивающее	Каждое исходное действие обязательно должно завершиться
X	Соединение «исключающее ИЛИ»	Разворачивающее	Одно и только одно конечное действие инициируется
Сворачивающее	Одно и только одно исходное действие должно завершиться
O	Соединение «ИЛИ»	Разворачивающее	Одно или несколько конечных действий инициируются
Сворачивающее	Одно или несколько исходных действий должны завершиться

Указатели – это специальные символы, которые ссылаются на другие разделы описания процесса. Они выносятся на диаграмму для привлечения внимания читателя к каким-либо важным аспектам модели

Виды указателей IDEF3

22 Основные этапы проектирования программных систем и их содержание

Технологический цикл разработки программного обеспечения информационной системы включает три процесса: анализ, синтез и сопровождение . В ходе анализа ищется ответ на вопрос: «Что должна делать будущая система?». В процесс синтеза формируется ответ на вопрос: «Каким образом система будет реализовывать предъявляемые к ней требования?» Выделяют три этапа синтеза: проектирование, кодирование и тестирование .

Модель хранилища данных

Модель «клиент-сервер»

Трехуровневая модель

Преимущества трехуровневой модели:

· упрощается такая модификация уровня, которая не влияет на другие уровни;

· отделение прикладных функций от функций управления базы данных упрощает оптимизацию всей системы.

Модель абстрактной машины

Подсистема 2

Подсистема N

…

Обработчик событий и сообщений

Модульная декомпозиция

Третий вид деятельности, выполняющейся на этапе предварительного проектирования, заключается в разбиении подсистем на модули. Известны два типа модульной декомпозиции:

· модель потока данных;

· модель объектов.

Модуль – это фрагмент программного текста, являющийся строительным блоком для физической структуры системы. Как правило, модуль состоит из интерфейсной части и части-реализации.

Модульность – свойство системы, которая может подвергаться декомпозиции на ряд внутренне связанных и слабо зависящих друг от друга модулей. Модульность обеспечивает интеллектуальную возможность создания сколь угодно сложного программного обеспечения.

Принцип «разделяй и властвуй» . С увеличением количества модулей (и уменьшением их размера) затраты на их реализацию также растут.

Затраты на модульность

Таким образом, существует оптимальное количество модулей Opt, которое приводит к минимальной стоимости разработки.

Следующий принцип, который используется при модульной декомпозиции, – это принцип информационной закрытости : содержание модулей должно быть скрыто друг от друга. Т.е. все действия должны предоставляться внешним модулям через определенный интерфейс.

Информационная закрытость обозначает следующее:

· все модули независимы, обмениваются только информацией, необходимой для работы;

· доступ к операциям и структурам модуля ограничен.

Достоинства информационной закрытости:

· обеспечивается возможность разработки модулей различными, независимыми коллективами;

· обеспечивает легкая модификация системы (вероятность распространения ошибок очень мала, так как большинство данных и процедур скрыто от других частей системы).

Идеальный модуль играет роль «черного ящика», содержимое которого невидимо клиентам. Он прост в использовании – количество органов управления им невелико, его легко развивать и корректировать в процесс сопровождения программной системы. Для обеспечения таких возможностей система должна отвечать особым требованиям: модули системы должны высокую связность и низкое сцепление.

Типы вызовов модулей

а)

б)

в)

Условные и циклические вызовы модулей: а) – циклический; б) – условный; в) – однократный

Переход

Простой переход (simple transition) представляет собой отношение между двумя последовательными состояниями, которое указывает на факт смены одного состояния другим. Пребывание моделируемого объекта в первом состоянии может сопровождаться выполнением некоторых действий, а переход во второе состояние будет возможен после завершения этих действий, а также после удовлетворения некоторых дополнительных условий. В этом случае говорят, что переход срабатывает, Или происходит срабатывание перехода. До срабатывания перехода объект находится в предыдущем от него состоянии, называемым исходным состоянием, или в источнике (не путать с начальным состоянием - это разные понятия), а после его срабатывания объект находится в последующем от него состоянии (целевом состоянии).

На диаграмме состояний переход изображается сплошной линией со стрелкой, которая направлена в целевое состояние.

Сложные переходы

Выбор и соединение

Псевдосостояние выбора (choice pseudo state) предназначено для моделирования нескольких альтернативных ветвей при реализации поведения конечного автомата

Псевдосостояние соединения (junction pseudo state) является вершиной со свободной семантикой, которая используется для соединения вместе нескольких переходов

Разделение и слияние

Вершина разделения (fork vertex) – псевдосостояние, предназначенное для разделения входящего перехода на два или более перехода, которые имеют в качестве своих целей вершины в ортогональных регионах композитного состояния.

Вершина слияния (join vertex) – псевдосостояние, предназначенное для соединения нескольких переходов, которые имеют в качестве своих источников вершины из различных ортогональных регионов композитного состояния.

Точки входа и выхода

Точка входа (entry point) – псевдосостояние, предназначенное для моделирования входа в некоторый конечный автомат или композитное состояние

Точка выхода (exit point) – псевдосостояние, предназначенное для моделирования выхода из некоторого конечного автомата или композитного состояния

Псевдосостояние неглубокой истории (shallow pseudo state)

Псевдосостояние неглубокой истории (shallow pseudo state) предназначено для представления самого последнего активного подсостояния композитного состояния после выхода из него.

Псевдосостояние глубокой истории (deep pseudo state)

Псевдосостояние глубокой истории (deep pseudo state) предназначено для представления последней активной конфигурации композитного состояния после выхода из него.

Интерфейсы

Предоставляемый интерфейс (provided interface) – интерфейс, который компонент предлагает для своего окружения.

Требуемый интерфейс (required interface) – интерфейс, который необходим компоненту от своего окружения для выполнения заявленной функциональности, контракта или поведения.

Порт

Порт определяет различимую точку взаимодействия между компонентом и окружающей его средой или между компонентом и его внутренними частями

Наличие имени у порта не является обязательным

При отсутствии имени порта его тип ассоциируется с типом интерфейса, с которым связан порт.

Собирающий соединитель
(assembly connector)

– соединитель, который связывает два компонента в контексте предоставляемый и требуемых сервисов.

Делегирующий соединитель
(delegation connector)

– соединитель, который связывает внешний контракт компонента с реализацией этого поведения внутренними частями этого компонента.

Делегирующий соединитель выполняет одну из следующих задач:

Передача сообщений или сигналов, поступающих в порт компонента извне, для обработки в некоторую внутреннюю часть компонента или другой порт.

Передача сообщений или сигналов, поступающих из некоторой внутренней части компонента, для обработки во внешний порт компонента

Узел(node)

Является элементом модели, который представляет некоторый вычислительный ресурс для развертывания на нем различных артефактов

На практике для уточнения спецификации узла могут использоваться различные текстовые стереотипы, которые акцентируют внимание на назначении этого узла.

Хотя в языке UML 2.х конкретные стереотипы для узлов не определены, разработчики предложили для этой цели следующие текстовые стереотипы:

«application server» (сервер приложений), «client workstation» (клиентская рабочая станция), «mobile device» (мобильное устройство), «embedded device» (встроенное устройство), «processor» (процессор), «sensor» (датчик), «modem» (модем), «net» (сеть), «printer» (принтер) и другие.

Понятие программного обеспечения, классификация программного обеспечения

Программное обеспечение - это совокупность программ, выполненных вычислительной системой.

К ПО относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО.

Программное обеспечение - неотъемлемая часть ЭВМ. Оно является логическим продолжением технических средств ЭВМ, расширяющие их возможности и сферу использования.

1) Прикладные программы , непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ.

2) Системные программы :

управление ресурсами ЭВМ.
создание копий используемой информации.
проверку работоспособности устройств компьютера.
выдачу справочной информации о компьютере и др..

3) Инструментальные программные системы , облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.

Более или менее определенно сложились следующие группы программного обеспечения :

операционные системы.
системы программирования.
инструментальные системы.
интегрированные пакеты.
динамические электронные таблицы.
системы машинной графики.
системы управления базами данных (СУБД).
прикладное программное обеспечение.

Каждый вопрос экзамена может иметь несколько ответов от разных авторов. Ответ может содержать текст, формулы, картинки. Удалить или редактировать вопрос может автор экзамена или автор ответа на экзамен.

7.1 Понятие и классификация программного обеспечения (ПО) Программным обеспечением ЭВМ называется совокупность программ и документации, необходимые для эксплуатации ЭВМ. Программы - это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы - управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройства ввода и не осуществляет вывод данных на устройства вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.

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

Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь - многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, т. е. работают на основе межпрограммного интерфейса. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия. На практике интерфейс обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой видов.

Существуют следующие виды программного обеспечения (рисунок 7.1):

Базовое программное обеспечение;

Системное программное обеспечение;

Прикладное программное обеспечение;

Инструментарий технологий программирования.

Рисунок 7.1. - Классификация программного обеспечения

Базовое программное обеспечение - самый низкий уровень программного обеспечения. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми программными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ - Read Only Memory). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ - Erasable and Programmable Read Only Memory ) . В этом случае изменение содержания ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш-технологией ), так и вне ее, на специальных устройствах, называемых программаторами .

К базовому программному обеспечению относится базовая система ввода-вывода.

BIOS ( BIOS Basic Input / Output System ) - набор программ небольшого размера, в функции которых входят начальное тестирование оборудования и обеспечение взаимодействия компонентов компьютера. Имеется несколько видов BIOS: например, видео-BIOS обеспечивает работу видеоплаты, начиная от ее тестирования в момент включения и заканчивая взаимодействием видеоплаты с процессором, BIOS SCSI-контроллера выполняет роль переводчика между интерфейсом и системной шиной и т. п. Но наиболее важной в компьютере является системная BIOS, в функции которой входят:

Тестирование компьютера при включении питания с помощью специальных тестовых программ;

Поиск и подключение к системе других BIOS, расположенных на платах расширения;

Распределение ресурсов между компонентами компьютера.

Содержимое BIOS доступно процессору без обращения к дискам, что позволяет компьютеру работать даже при повреждении дисковой системы. Содержащиеся в системной BIOS программы обеспечивают взаимодействие процессора, оперативной памяти, кэш-памяти, микросхем чипсета с внешними (периферийными) устройствами, а также друг с другом.

Физически BIOS — это набор микросхем постоянной памяти (ROM, Read Memory — только для чтения), расположенных на материнской плате.

Системное программное обеспечение ( System Software ) — совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ.

Системнoe программное обеспечениенаправлено:

1. На создание операционной среды функционирования других программ;

2. На обеспечение надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети;

3. На проведение диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;

4. На выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

Данный класс программных продуктов тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью.

Системное программное обеспечение носит общий характер применения, независимо от специфики предметной области. К ним предъявляются высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования.

Пакеты прикладных программ ( application program package ) — комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.

Пакеты прикладных программ служат программным инструментарием функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку различных предметных областей. Данный класс программных продуктов может быть весьма специфичным для отдельных предметных областей.

Инструментарий технологии программирования - совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения программных продуктов.

Инструментарий технологии программирования обеспечивает процесс разработки программ и включает специализированные программные продукты, которые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования, отладки и тестирования создаваемых программ.

Инструментарий технологии программирования делится на следующие группы:

1. Средства для создания приложений, включающие: локальные средства, обеспечивающие выполнение отдельных работ по созданию программ; интегрированные среды разработчиков программ, обеспечивающие выполнение комплекса взаимосвязанных работ по созданию программ;

2. CASE-технологии (Computed Aided Software Engineering ) - система конструирования программ с помощью компьютера, представляющая методы анализа, проектирования и создания программных систем и предназначенная для автоматизации процессов разработки и реализации информационных систем. Это программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем.

Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах.

Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ � от игровых до научных.

Классификация ПО

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 копии используемой информации, выдачу справочной информации о компьютера, проверку работоспособности устройств компьютера и т. д.;
Вспомогательное ПО (инструментальные системы и утилиты )

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.

Прикладное ПО . Для IBM PC 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.

Прикладная программа � это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области.

Например, там, где на компьютер возложена задача контроля за финансовой деятельностью какой-либо фирмы, прикладной будет программа подготовки платежных ведомостей.

Прикладные программы могут носить и общий характер, например, обеспечивать составление и печатание документов и т.п.

Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Наиболее часто используемые типы прикладных программ.

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 так же выводить полученные картинки в таком виде, чтобы они быть включены в документ, подготовленный с помощью текстового редактора или издательской системы.

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.)

Системы управления базами данных (СУБД) позволяют управлять большими информационными массивами базами данных. Наиболее простые системы этого вида позволяют обрабатывать на компьютере один массив информации, например персональную картотеку. Они обеспечивают ввод, поиск, сортировку записи, составление отчетов и т.д. С такими СУБД легко могут работать пользователи даже не высокой квалификации, так как все действия в них осуществляются с помощью меню и других диалоговых средств.

Табличные процессоры обеспечивают работу с большими таблицами чисел. При работе с табличным процессором на экран выводится прямоугольная таблица, в клетках которой могут находится числа, пояснительные тексты формулы для расчета значения в клетки по имеющимся данным. Все распространенные табличные процессоры позволяют перевычислять 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, макрокоманд, связь с базами данных и т.д. Но большинство дополнений носят декоративный характер включение звуковых эффектов, создание слайд-шоу, здесь фантазия разработчиков неисчерпаема.

Системы автоматизированного проектирования (САПР) позволяют осуществлять черчение и конструирование различных механизмов с помощью компьютера.

Интегрированные системы � сочетают в себе возможности системы управления базами данных, табличного процессора, текстового редактора, системы деловой графики, а иногда и другие возможности.
Бухгалтерские программы � предназначены для ведения бухгалтерского учета, подготовки финансовой отчетности и финансового анализа деятельности предприятий. Из-за не совместимости отечественного бухгалтерского учета с зарубежным в нашей стране используются почти исключительно отечественные бухгалтерские программы. Некоторые из них предназначены для автоматизации отдельных участков бухгалтерского учета - начисление заработной платы, учета товаров, материалов на складах и т.д.

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.Многие пользователи настолько привыкли к удобствам, предоставляемым своей любимой программой-оболочкой, что чувствуют себя без нее �не в своей тарелке�. Наиболее популярными программами-оболочками являются Norton Commander, Xtree Pro Gold, PC Shell из комплекта PC Tools. В состав операционной системы MS DOS, начиная с версии 4.0, также входит собственная программа-оболочка Shell (впрочем, не очень популярная).

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. Так, для эффективной работы c Microsoft Windows необходим компьютер АТ/386, имеющий 4 Мбайта оперативной памяти. Наиболее популярной программой-надстройкой является Microsoft Windows, иногда используется Desq View и значительно реже другие оболочки (GEM, Geo Works и др.).

К системным программам можно также отнести большое количество так называемых утилит, т.е. программ вспомогательного назначения. Ниже мы кратко опишем некоторые разновидности этих программ. Часто утилиты объединяются в комплексы, наиболее популярны комплексы Norton Utilities, PC Tools Deluxe и Mace Utilities.

Программы - упаковщики позволяют за счет применения специальных методов �упаковки� информации сжимать информацию на дисках, т.е. создавать копии файлов меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл. Применение программ � упаковщиков очень полезно при создании архива файлов, так как в большинстве случаев значительно удобнее хранить на дискетах, предварительно сжатые программами � упаковщиками. Следует заметить, что различные упаковщики не совместимы друг с другом � архивный файл, созданный одним упаковщиком, чаще всего нельзя прочесть другим.

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

Антивирусные программы предназначены для предотвращения заражения компьютерным вирусом и ликвидации последствий заражения вирусом.

Программы для диагностики компьютера позволяют проверить конфигурацию компьютера (количество памяти, ее использование, типы дисков и так далее), а также проверить работоспособность устройств компьютера (прежде всего жестких дисков).

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 в ее исходном виде.

Программы для автономной печати позволяют распечатывать файлы на принтере параллельно с выполнением другой работы на компьютере.

Каковы основные тенденции в разработке ЭВМ 5–го поколения?

Опишите принцип действия лазерных принтеров.

Что такое материнская плата? Какие компоненты ПК на ней находятся?

Какие программы входят в состав BIOS?

Какие функции в компьютере выполняет оперативное запоминающее устройство?

Какие основные параметры процессора? Что характеризует тактовая частота и в каких единицах она измеряется?

В чем смысл магистрально – модульного принципа построения архитектуры ПК?

Какие типы шин существуют в компьютере и для чего они предназначены?

Какая элементная база была основой создания ЭВМ третьего поколения?

Какие принципы построения ЭВМ разработал Джон фон Нейман?

В чем состоит вклад Ч. Бэббиджа в развитие средств вычислительной техники?

ГЛАВА 3

ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПЕРСОНАЛЬНЫХ КОМПЬЮТЕРОВ

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: программа, системное программное обеспечение, прикладное программное обеспечение, файл, папка, операции с файлами, файловая система, ОС Windows XP, главное меню, стандартные программы, ярлык, Рабочий стол, окна, панель управления, программа Проводник, Корзина, форматирование, поисковая система, пакет Microsoft Office, компьютерное пиратство, лицензионное соглашение.

Эффективное использование новейших информационных технологий зависит от грамотного и правильного выбора не только компьютера соответствующей конфигурации, но и программ, обеспечивающих обработку компьютерной информации.

Выбор соответствующего программного обеспечения зависит от вида обрабатываемой информации, форм ее представления, производимых операций, форм вывода информации и т. д. Это предполагает знание состояния современного программного обеспечения (ПО).

Программа – это набор операторов, который в виде единого целого используется для управления работой компьютера. Любая программа находится в памяти компьютера и активизируется при извлечении ее из памяти в виде последовательности команд.

Под программным обеспечением понимается совокупность программных средств для создания и эксплуатации систем обработки данных средствами вычислительной техники. В зависимости от функций, выполняемых ПО, его можно разделить на виды (рис. 3.1).

Важное место в ПО занимает системное программное обеспечение (СПО). Термин System Software означает программы и комплексы программ, являющиеся общими для всех пользователей и применяемые как для автоматизации создания новых программ, так и для обеспечения реализации уже существующих.

Соответствующая операционная среда может быть организована в ОС в виде отдельной виртуальной машины. К классу системного программного обеспечения относят и эмуляторы, позволяющие смоделировать в ОС другую ОС. Ряд ОС могут реализовывать программы, созданные для других ОС.

Ядром любой СПО являются ОС, поэтому они более подробно будут рассмотрены далее.

Системы программирования в большинстве своем предназначены для создания новых программ. К этим системам обычно относят языки программирования, которые, как правило, предназначены для профессиональных программистов. Любая система программирования работает только в соответствующей ОС, под которую она и создана, однако она может позволить разрабатывать программы и под другие ОС. В последнее время появились мощные системы программирования на языках Java, Delphi, СИ++, Visual Basic.

Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения – утилиты (лат. utilitas – польза).

Утилитами называют специальные системные программы, с помощью которых можно обслуживать как саму ОС, так и программы, связанные с обслуживанием вычислительной системы. Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности ОС, либо решают самостоятельные задачи.

Различают следующие разновидности утилит:

программы контроля ,тестирования и диагностики , которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации и указания причин и места неисправности;

программы – драйверы , которые расширяют возможности ОС по управлению устройствами ввода – вывода, оперативной памятью и т.д. С помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;

программы – упаковщики (архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;

антивирусные программы , предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий такого заражения;

программы оптимизации и контроля качества дискового пространства ;

программы восстановления информации, форматирования, защиты данных ;

коммуникационные программы , организующие обмен информацией между компьютерами при их объединении в компьютерные сети;

программы для управления памятью , обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;

программы для записи CD – ROM, CD – RW, DVD и многие другие.

Часть утилит входит в состав ОС, а другие функционируют автономно.

Системы управления файлами предназначены для удобного доступа к данным, сохраняемым в памяти компьютера в виде файлов.

Файл – это именованный набор данных, организованных в виде совокупности записей одинаковой структуры. Для управления этими данными и создаются системы управления файлами. Как правило, все современные ОС имеют системы управления файлами. Имеются ОС, обеспечивающие работу с несколькими файловыми системами. Некоторые простейшие ОС могут работать и без файловых систем.

По способам именования файлов различают «короткое» и «длинное» имя. До появления ОС Windows 95 общепринятым способом именования файлов было Соглашение 8.3. Согласно этому соглашению, принятому в MS – DOS, имя файла состояло из двух частей: собственно имени и расширения. На имя файла отводится 8 символов, а на его расширение – 3 символа. Имя от расширения отделяется точкой. Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно – цифровые символы латинского алфавита.

Основным недостатком «коротких» имен является их низкая содержательность. Далеко не всегда удается выразить несколькими символами характеристику файла, поэтому с появлением ОС Windows 95 было введено понятие «длинного» имени. Такое имя может содержать до 256 символов. Этого вполне достаточно для создания содержательных имен файлов. В имени разрешается использовать пробелы и несколько точек. Прописные и строчные буквы не различаются ОС, однако символы разных регистров отображаются ОС. Расширением имени считаются все символы, идущие после последней точки, например:

В современных ОС любое расширение имени файла может нести информацию для ОС. В ОС Windows имеются средства для регистрации свойств типов файлов по расширению их имени. Поэтому во многих случаях выбор расширения имени файла не является частным делом пользователя. Приложения этих систем предлагают выбрать только основную часть имени и указать тип файла, а соответствующее расширение имени записывается автоматически:

.xls – электронная таблица MS Excel;

.doc – текстовый файл редактора MS Word;

.mdb – файл базы данных MS Access;

.zip – упакованный файл;

.bmp – графический файл и т.д.

Кроме имени и расширения имени файла, ОС хранит для каждого файла дату его создания (изменения), размер и несколько флаговых величин, называемых атрибутами файла.

Атрибуты – это дополнительные параметры, определяющие свойства файлов. ОС позволяет их контролировать и изменять. Значения атрибутов учитываются при проведении операций с файлами.

Основных атрибутов четыре:

Только для чтения (Read only);

Скрытый (Hidden);

Системный (System);

Архивный (Archive).

Атрибут «Только для чтения » ограничивает возможности работы с файлом. Его установка означает, что файл не предназначен для внесения изменений.

Атрибут «Скрытый » сигнализирует ОС о том, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций. Это мера защиты против умышленного или неумышленного повреждения файла.

Атрибутом «Системный » помечаются файлы, обладающие важными функциями в работе самой ОС. Отличительная особенность этого атрибута в том, что средствами ОС его изменить нельзя. Как правило, большинство файлов, имеющих установленный атрибут «Системный», имеют также установленный атрибут «Скрытый».

Атрибут «Архивный » в прошлом использовался для работы программ резервного копирования. Предполагалось, что любая программа, изменяющая файл, должна автоматически устанавливать этот атрибут. Современные программы резервного копирования используют другие средства для установления факта изменения файла, и данный атрибут во внимание не принимается. Его изменение вручную средствами ОС не имеет большого практического значения.

Папка (каталог) – это специальное место на диске, в котором регистрируются все сведения о файлах (имя, размер, свойства, дата и время создания и т.д.).

До появления ОС Windows 95 при описании иерархической файловой структуры использовался термин «каталог». С появлением семейства ОС Windows был введен новый термин – «папка». Эти термины равнозначны: каждому каталогу файлов на диске соответствует одноименная папка ОС системы.

Папки – важные элементы иерархической структуры, необходимые для обеспечения удобного доступа к файлам, если файлов на носителе слишком много. Файлы объединяются в папки по любому общему признаку, заданному их создателем (по типу, принадлежности, назначению, времени создания и др.). Папки нижних уровней вкладываются в папки более высоких уровней и являются для них вложенными. Верхним уровнем вложенности иерархической структуры является корневая папка диска.

Правила присвоения имени папке ничем не отличаются от правил присвоения имени файлу, хотя негласно для папок не принято давать расширения имен.

В иерархических структурах данных адрес объекта задается маршрутом (путем доступа), ведущим от вершины структуры к объекту. При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов, все промежуточные каталоги разделяются между собой определенным символом. Во многих ОС в качестве такого символа используется «\» (обратная косая черта), например:

Система управления файлами создается для работы в конкретной ОС и с конкретной файловой системой. Необходимо четко разграничивать понятия «файловая система» и «система управления файлами». Это означает, что для работы с файлами, организованными в соответствии с определенной файловой системой, для каждой ОС должна быть разработана соответствующая система управления файлами.

Благодаря использованию системы управления файлами пользователям предоставляются следующие возможности: создание, удаление, переименование файлов, папок и присвоение им имен; копирование и перемещение файлов; навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, папке; управление атрибутами файлов; защита файлов от несанкционированного доступа и др.

Для загрузки самой ОС и организации работы той или иной системы управления файлами были приняты специальные соглашения о структуре жесткого диска.Принцип организации файловой системы зависит от ОС. Жесткий диск представляется как набор поверхностей. У гибких дисков их всего две (верхняя и нижняя). Жесткие диски – это на самом деле «этажерки», состоящие из нескольких пластин, поэтому количество поверхностей у них больше. Каждая поверхность диска разделяется на кольцевые дорожки, а каждая дорожка – на секторы (рис. 3.2). Размеры секторов фиксированы и равны 512 байт.

Чтобы найти на диске тот или иной файл, надо знать его место расположения (адрес). Проще всего было бы записать адрес файла в виде номера поверхности, номера дорожки и номера сектора. Однако у каждой поверхности диска используется своя головка для чтения/записи. Эти головки перемещаются не порознь, а одновременно. Если, например, пятая головка подводится к тридцатой дорожке, то и все другие головки подводятся к своим тридцатым дорожкам. Поэтому вместо понятия дорожки используют понятие цилиндра.

Цилиндр – это совокупность всех дорожек, имеющих одинаковые номера, то есть равноудаленные от оси вращения. Поэтому реально местоположение файла на жестком диске определяется номером цилиндра, номером поверхности и номером сектора.

Сектор – это наименьшая единица хранения данных, но для адресации она используется далеко не во всех файловых системах из – за малого размера. Такие ОС, как MS – DOS, Windows, OS/2, используют для адресации более крупную единицу хранения, называемую кластером. Кластер – это группа соседних секторов. Размер кластера зависит от размера жесткого диска. Чем больше диск, тем большим назначается размер кластера. Типовые значения размера одного кластера: 8, 16, 32 или 64 сектора.

Данные о том, в каком кластере диска начинается тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT – таблицах). Поскольку нарушение FAT – таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования по надежности. FAT – таблица создается в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами ОС.

В таблице 3.1. перечислены типы файловых систем и версии ОС Windows, которые их используют.

Используемыми ОС Windows файловыми системами являются:

FAT16 – наиболее старая файловая система, которую могут использовать практически все Из – за имеющихся ограничений она не может использовать диски больше, чем 4096 Мб. Система FAT16 считается устаревшей, хотя иногда успешно применяется и по сей день. Максимально возможный размер файла – 4 Гб.

FAT32 – более новая файловая система, с которой могут работать все новые ОС, выпущенные после 1998 г. Размер дисков под FAT32 может достигать 127 Гб. Максимально возможный размер файла – 4 Гб.

NTFS – старая, но тщательно разработанная файловая система, отличающаяся от FAT16 и FAT32 своей надежностью и способностью обеспечить защиту от несанкционированного доступа. Эту файловую систему «понимают» далеко не все ОС.

CDFS – файловая система, используемая для дисков CD – ROM. На жестких дисках она не применяется. Используется всеми современными ОС.