Системное программное обеспечение ПК

ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Программное обеспечение

Любая вычислительная система состоит из технического (аппаратного) обеспечения (hardware) и функционирует, решает задачи с помощью программного обеспечения (software).

• Программа (алгоритм) – набор инструкций, на формальном языке, описывающий порядок действий исполнителя для достижения результата за конечное число действий.
• Программное обеспечение (ПО) – совокупность программ, использующихся на вычислительных системах.
• Пакет прикладных программ (ППП) – набор взаимосвязанных модулей для решения определенного класса задач некоторой предметной области.

Классификация ПО

Программное обеспечение делят на:

• Системное ПО – ПО позволяющее управлять всеми ресурсами компьютера (ЦП, ОП, ВУ) и осуществляет общую организацию процесса обработки информации и интерфейс (взаимодействие) с пользователем.

• Пример: Операционные системы Windows, Linux
• Пример: Операционные системы Windows, Linux
• Прикладное ПО – ПО предназначенная для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем. Пример: Adobe Photoshop, Microsoft Word, Google Chrome
• Пример: Adobe Photoshop, Microsoft Word, Google Chrome
• Инструментальное ПО – предназначено для создания оригинальных программных средств. Пример: Microsoft Visual Studio, Eclipse, Delphi
• Пример: Microsoft Visual Studio, Eclipse, Delphi

Классификация ПО

Программное обеспечение

Инструментальное

Системное

Прикладное

Операционные системы (ОС)

Отладчики

ПО общего назначения

Драйверы устройств

Трансляторы

Проблемно-ориентированное ПО

Сервисное ПО

Библиотеки стандартных программ

ПО, расширяющее функции ОС

Операционные оболочки

Визуальные среды программирования

Пакеты прикладных программ

Системное ПО

• Операционная система (ОС) – совокупность программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.
• Драйвер — ПО, с помощью которого другое программное обеспечение (операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства.
• Сервисного ПО (утилиты) - программы, предназначенные для решения узкого круга вспомогательных задач.
• Операционные оболочки - называют надстройку над операционной системой, существенно облегчающую работу пользователя и предоставляющую ему ряд дополнительных сервисных услуг.

Инструментальное ПО

• Ассемблеры - компьютерные программы, осуществляющие преобразование программы в форме исходного текста на языке ассемблера в машинные команды в виде объектного кода.
• Транслятор – программа или техническое средство выполняющее преобразование программы, представленной на одном из языков программирования, в программу состоящую и машинных команд.

• Компилятор - транслятор программы, составленной на исходном языке высокого уровня, в эквивалентную программу на низкоуровневом языке, близком машинному коду. Интерпретатор - программа выполняющая пооператорный (покомандный, построчный) анализ, обработка и тут же выполнение исходной программы или запроса.
• Компилятор - транслятор программы, составленной на исходном языке высокого уровня, в эквивалентную программу на низкоуровневом языке, близком машинному коду.
• Интерпретатор - программа выполняющая пооператорный (покомандный, построчный) анализ, обработка и тут же выполнение исходной программы или запроса.
• Компоновщик (редактор связей) - программы, которые производят компоновку - принимают на вход один или несколько объектных модулей и собирают по ним исполнимый модуль.

Инструментальное ПО

• Отладчик (debugger) - является модулем среды разработки или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе.
• Библиотеки подпрограмм — сборники подпрограмм или объектов, используемых для разработки программного обеспечения.
• Специализированные редакторы исходных текстов — текстовые редакторы для создания и редактирования исходного кода программ. Специализированный редактор исходных текстов может быть отдельным приложением, или быть встроен в интегрированную среду разработки (IDE).
• Редакторы графического интерфейса – ПО для визуального редактирования интерфейса программы.
• Интегрированная среда разработки (англ. IDE, Integrated development environment) — система программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения (ПО).

• Пример: Microsoft Visual Studio, Eclipse, Delphi.
• Пример: Microsoft Visual Studio, Eclipse, Delphi.

Прикладное ПО

• Общего назначения:

• средства обработки текстовой информации; электронные таблицы; средства обработки графической информации; средства компьютерной коммуникации; средства развлекательного назначения;
• средства обработки текстовой информации;
• электронные таблицы;
• средства обработки графической информации;
• средства компьютерной коммуникации;
• средства развлекательного назначения;
• Специального назначения системы управления базами данных; системы управления базами знаний и экспертные системы; системы распознавания образов и принятия решений; средства численных и символьных вычислений; Геоинформационные системы;
• системы управления базами данных;
• системы управления базами знаний и экспертные системы;
• системы распознавания образов и принятия решений;
• средства численных и символьных вычислений;
• Геоинформационные системы;

ПО обработки текстовой информации

Основные функции:

• создание и редактирование текстового документа, включая: вставки, удаления, копирование, перемещение текста в документе, поиск и замену элементов в документе, добавление в документ текстовой и графической информации:
• форматирование и распечатку документов с выбором размера бумаги и форматов, а также с указанием числа копий и выводимой части документа;
• выравнивание документа по указанным границам с автоматической обработкой переноса строк;
• возможность создания документа по стандартному шаблону;
• использование различных шрифтов, стилей и т.д.;
• размещение в документе таблиц, диаграмм, рисунков, фотографий и т.д.,
• а также ряд других функций, состав которых определяется уровнем и назначением конкретного ПС.

ПО для обработки графической информации

• Два типа представления графической информации:
• Векторный - изображение формируются из базовых графических объектов, для каждого из которых задаются координаты опорных точек, а также цвет, толщина и стиль линии его контура;

• Пример: Corel Draw
• Пример: Corel Draw
• Растровый – изображение, представляющее собой сетку пикселей или цветных точек (обычно прямоугольную) на мониторе и других отображающих устройствах). Пример: Adobe Photoshop, Microsoft Paint.
• Пример: Adobe Photoshop, Microsoft Paint.

Кроме обработки статически изображений существует ПО для работы с :

• 3D графикой; Видео данными; Анимацией;
• 3D графикой;
• Видео данными;
• Анимацией;

Электронные таблицы

• Под электронными таблицами понимают программные средства обработки крупноформатных электронных динамических таблиц.
• Средства данного типа обрабатывают таблицы, состоящие из строк и столбцов, на пересечении которых располагаются клетки.
• В электронных таблицах есть средства для графического отображения результатов обработки.
• Решения многих вычислительных задач, которые раньше можно было осуществить только с помощью программирования, стало возможно реализовать через математическое моделирование в электронной таблице.

ПО компьютерной коммуникации

• Браузер (от англ. Web browser) - прикладное программное обеспечение для просмотра веб-страниц; содержания веб-документов, компьютерных файлов и их каталогов; управления веб-приложениями; а также для решения других задач.

Пример: Microsoft Internet Explorer, Google Chrome, Mozilla Firefox

• Клиент электронной почты, почтовый клиент — программное обеспечение, устанавливаемое на компьютере пользователя и предназначенное для получения, написания, отправки и хранения сообщений электронной почты.

Пример: Microsoft Outlook, The Bat

• Система мгновенного обмена сообщениями (англ. Instant messaging, IM) — программы для обмена сообщениями в реальном времени через Интернет. Могут передаваться текстовые сообщения, звуковые сигналы, изображения, видео, а также производиться такие действия, как совместное рисование или игры.

Пример: ICQ, QIP, Skype

ПО развлекательного назначения

• Компьютерная игра — компьютерная программа, служащая для организации игрового процесса, связи с партнёрами по игре, или сама выступающая в качестве партнёра.
• Медиаплеер — компьютерная программа, предназначенная для воспроизведения файлов мультимедиа-контента.

СУБД

• База данных — представленная в объективной форме совокупность самостоятельных материалов, систематизированных таким образом, чтобы эти материалы могли быть найдены и обработаны с помощью ЭВМ.
• Система управления базами данных (СУБД) — совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных.
• Основные функции СУБД:

• Управление данными во внешней памяти ЭВМ; Управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша; Журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев; Поддержка языков СУБД.
• Управление данными во внешней памяти ЭВМ;
• Управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша;
• Журнализация изменений, резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;
• Поддержка языков СУБД.

• Компоненты СУБД:

• ядро , которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию; процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода; подсистему поддержки времени исполнения , которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД; а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.
• ядро , которое отвечает за управление данными во внешней и оперативной памяти и журнализацию;
• процессор языка базы данных, обеспечивающий оптимизацию запросов на извлечение и изменение данных и создание, как правило, машинно-независимого исполняемого внутреннего кода;
• подсистему поддержки времени исполнения , которая интерпретирует программы манипуляции данными, создающие пользовательский интерфейс с СУБД;
• а также сервисные программы (внешние утилиты), обеспечивающие ряд дополнительных возможностей по обслуживанию информационной системы.

Классификация СУБД

ПО МОДЕЛИ ДАННЫХ:

• Иерархическая модель данных - используется представление в виде древовидной (иерархической) структуры, состоящей из объектов (данных) различных уровней.

Достоинства: 1) эффективное использование памяти ЭВМ; 2) высокая скорость выполнения основных операций над данными; 3) удобство работы с иерархически упорядоченной информацией.

Недостатки: 1) громоздкость такой модели для обработки информации с достаточно сложными логическими связями; 2) трудность в понимании ее функционирования обычным пользователем.

• Сетевая модель данных - может быть представлена как развитие и обобщение иерархической модели данных, позволяющее отображать разнообразные взаимосвязи данных в виде произвольного графа.

Достоинства: 1) эффективность в использовании памяти компьютера; 2) высокая скорость выполнения основных операций над данными; 3) огромные возможности (большие, чем у иерархической модели) образования произвольных связей.

Недостатки: 1) высокая сложность и жесткость схемы базы данных, которая построена на ее основе; 2) трудность для понимания и выполнения обработки информации в базе данных непрофессиональным пользователем.

Классификация СУБД

По модели данных:

• Реляционная модель данных - модель ориентирована на организацию данных в виде двумерных таблиц.

Каждая реляционная таблица представляет собой двумерный массив и обладает следующими свойствами:

• Каждый элемент таблицы является одним элементом данных;
• Каждый столбец обладает своим уникальным именем;
• Одинаковые строки в таблице отсутствуют;
• Все столбцы в таблице однородные, то есть все элементы в столбце имеют одинаковый тип;
• Порядок следования строк и столбцов может быть произвольным;

Достоинства: 1) понятность 2) простота 3) удобство практической реализации;

Недостатки: 1) ) отсутствие стандартных средств идентификации отдельных записей; 2) сложность описания иерархических и сетевых связей.

Классификация СУБД

• По модели данных:

• Объектно-ориентированная модель данных - модель, в которых информация представлена в виде объектов, как в объектно-ориентированных языках программирования. Объектно-реляционная модель данных - объединяют в себе черты реляционной и объектной моделей.
• Объектно-ориентированная модель данных - модель, в которых информация представлена в виде объектов, как в объектно-ориентированных языках программирования.
• Объектно-реляционная модель данных - объединяют в себе черты реляционной и объектной моделей.
• По степени распределённости: локальные – все части СУБД размещаются на одной ЭВМ; распределенные – части СУБД могут размещаться на 2 и более ЭВМ;
• локальные – все части СУБД размещаются на одной ЭВМ;
• распределенные – части СУБД могут размещаться на 2 и более ЭВМ;
• По способу доступа: Файл-серверные – по средствам файловых блокировок; Клиент-серверные – по средствам запросов; Встраиваемые – по средствам подключаемых библиотек;
• Файл-серверные – по средствам файловых блокировок;
• Клиент-серверные – по средствам запросов;
• Встраиваемые – по средствам подключаемых библиотек;

Язык SQL

SQL (англ. structured query language — «язык структурированных запросов») — формальный непроцедурный язык программирования, применяемый для создания, модификации и управления данными в произвольной реляционной базе данных, управляемой соответствующей системой управления базами данных (СУБД).

Типы запросов:

• запросы на изменение в структуре базы данных (добавление/удаление полей/таблиц/баз данных); запросы на получение структуры данных; запросы на получение данных; запросы на добавление/изменение/удаление новых данных (записей); настройка СУБД.
• запросы на изменение в структуре базы данных (добавление/удаление полей/таблиц/баз данных);
• запросы на получение структуры данных;
• запросы на получение данных;
• запросы на добавление/изменение/удаление новых данных (записей);
• настройка СУБД.

• Пример запросов: Выборка всех данных из таблицы table1:
• Выборка всех данных из таблицы table1:

SELECT * FROM table1;

• Создание таблицы table1 с полями user_id и username :
• Создание таблицы table1 с полями user_id и username :

CREATE TABLE table1 (‘user_id’ , ‘username’);

Специализированное ПО

• Экспертная система — ПО, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации.
• База знаний (англ. knowledge base) — это особого рода база данных, разработанная для оперирования знаниями (метаданными). База знаний содержит структурированную информацию, покрывающую некоторую область знаний, для использования кибернетическим устройством (или человеком) с конкретной целью.
• Геоинформационная система (ГИС) — система сбора, хранения, анализа и графической визуализации пространственных (географических) данных и связанной с ними информации о необходимых объектах.
• Система распознавания образа — ПО способное классифицировать и идентифицировать предметы, явления, процессы, сигналы, ситуации и т. п. объекты, которые характеризуются конечным набором некоторых свойств и признаков.

Операционная система

Операционная система (ОС) – совокупность программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ.

Компоненты операционной системы:

• Загрузчик - системное программное обеспечение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно после включения компьютера; Ядро - центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода; Командный процессор - интерпретатор команд операционной системы, обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы; Драйверы устройств - ПО, с помощью которого операционная система получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства; Встроенное программное обеспечение;
• Загрузчик - системное программное обеспечение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно после включения компьютера;
• Ядро - центральная часть операционной системы, управляющая выполнением процессов, ресурсами вычислительной системы и предоставляющая процессам координированный доступ к этим ресурсам. Основными ресурсами являются процессорное время, память и устройства ввода-вывода;
• Командный процессор - интерпретатор команд операционной системы, обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы;
• Драйверы устройств - ПО, с помощью которого операционная система получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства;
• Встроенное программное обеспечение;

Операционные системы реального времени – ОС с гарантированным временем реакции на событие, используются в системах технологического управления атомными станциями, химическими производствами и пр.

Основные функции ОС

Основные функции ОС:

• Исполнение запросов программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ и др.).
• Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.
• Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
• Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).
• Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.
• Обеспечение пользовательского интерфейса.
• Сохранение информации об ошибках системы.

Классификация ОС

• По предназначению:

• для персональных компьютеров (домашний, офисный, ноутбук); для серверов (СУБД, Web-сервера, Высокопроизводительные); для встроенных систем;
• для персональных компьютеров (домашний, офисный, ноутбук);
• для серверов (СУБД, Web-сервера, Высокопроизводительные);
• для встроенных систем;
• По разрядности кода: 16,32,64 бита.
• Поддержка многозадачности: Однозадачные (MS DOS); Многозадачные (Windows, Linux);
• Однозадачные (MS DOS);
• Многозадачные (Windows, Linux);
• Поддержка многопользовательского режима: Однопользовательские (MS DOS); Многопользовательские (Windows, Linux);
• Однопользовательские (MS DOS);
• Многопользовательские (Windows, Linux);
• Вид многозадачности: Невытесняющая многозадачность (Windows 3.11) - вид многозадачности, при котором операционная система одновременно загружает в память два или более приложений, но процессорное время предоставляется только основному приложению; Вытесняющая многозадачность (Windows, Linux) - вид многозадачности, при которой операционная система может временно прервать текущий процесс без какой-либо помощи с его стороны.
• Невытесняющая многозадачность (Windows 3.11) - вид многозадачности, при котором операционная система одновременно загружает в память два или более приложений, но процессорное время предоставляется только основному приложению;
• Вытесняющая многозадачность (Windows, Linux) - вид многозадачности, при которой операционная система может временно прервать текущий процесс без какой-либо помощи с его стороны.
• Поддержка многопроцессорности;

Файловая система

• Файловая система (англ. file system) — порядок, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации в компьютерах, а также в другом электронном оборудовании.

Конкретная файловая система определяет размер имен файлов и (каталогов), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла.

Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов.

С точки зрения операционной системы (ОС), весь диск представляет собой набор кластеров. Драйверы файловой системы организуют кластеры в файлы и каталоги (реально являющиеся файлами, содержащими список файлов в этом каталоге). Эти же драйверы отслеживают, какие из кластеров в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные