Программное обеспечение компьютера

Для того, чтобы ЭВМ была ЭВМ, т.е. могла выполнять любые действия по обработке информации, необходимо составить на понятном ей языке последовательность команд, т.е. программу* для обработки информации. Программа – это описание некоторого алгоритма*² в форме, воспринимаемой ЭВМ.

Для придания ЭВМ определенных свойств используют средства двух видов: аппаратные и программные. 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 (межпрограммный интерфейс).

Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое разделение удобно для работы с вычислительной системой от установки программ до практической эксплуатации и технического обслуживания.

Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программное обеспечение.

Рис.2. Структура программного обеспечения

Базовый уровень*³. Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ), Read Only Memory (ROM). Программы и данные записываются ("прошиваются") в микросхемы ПЗУ на этапе производства и во многих случаях не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Системный уровень*⁴. Системный уровень – переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, т.е. выполняют "посреднические" функции. От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом.

Главной среди системных программ является операционная система*⁵. Она загружается при включении компьютера и предназначена для управления вычислительным процессом, распределением ресурсов оперативной памяти, местом на дисках и т.п.. Операционная система осуществляет диалог с пользователем, обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

Другим примером программ системного уровня являются драйверы*⁶ – программы, обеспечивающие взаимосвязь с конкретными, вновь подключаемыми к компьютеру устройствами ввода - вывода.

Служебный уровень*⁷. Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их также называют утилитами) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций системных программ.

К служебному уровню можно также отнести комплексы программ для разработки новых программ. В эти комплексы обычно входят компиляторы, осуществляющие преобразование программы на некотором языке программирования в программу в машинных кодах, или компиляторы, осуществляющие непосредственное выполнение текста программы на языке программирования высокого уровня, а также редакторы текстов программ, отладчики, библиотеки подпрограмм, часто используемых при написании новых программ и т.п..

Прикладной уровень*⁸. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий необычайно широк: от производственных до творческих и развлекательно-обучающих. Огромный функциональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности.

Поскольку между прикладным программным обеспечением и системным существуют непосредственная взаимосвязь (первое опирается на второе), то можно утверждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, как она обеспечивает взаимодействие комплекса человек – программы – оборудование.

Определения:

*Программа - это упорядоченная последовательность команд. Каждая команда представляет определенное действие и указывает, над какими словами (операндами) это действие производится. Таким образом, программа – совокупность команд, записанных в определенной последовательности, обеспечивающей решение задач на ЭВМ.

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 устройств ввода и не осуществляет вывод данных на устройства вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.

*²Алгоритмом решения задачи численным методом принято называть последовательность арифметических и логических операций, которые надо произвести над исходными данными и промежуточными результатами для получения решения задачи.

*³Базовый уровень.

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, EPROM). В этом случае изменение содержания ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флеш - технологией), так и вне нее, на специальных устройствах, называемых программаторами.

*⁴Системный уровень.

Системные программы:

а) *⁵Операционная система – загружается при включении компьютера. Предназначена для управления вычислительным процессом, распределения ресурсов (ОП, местом на дисках и др.), осуществляет диалог с пользователем, обеспечивает пользователю и прикладным программам удобный способ общения (интерфейс) с устройствами компьютера.

б) *⁶Драйверы – предназначены для расширения возможностей управления устройств ввода-вывода компьютера (клавиатурой, жестким диском, мышью и т.п.), ОП и др. С помощью драйверов возможно подключение компьютера к новым устройствам или нестандартное использование существующих.

в) Программы - оболочки обеспечивают более наглядный и удобный способ общения с компьютером, чем с помощью командной строки. Примером программы-оболочки для операционной системы DOS является Norton Сommander.

г) Операционные оболочки – не только дают более наглядные средства, но представляют новые возможности для запускаемых программ:

- графический интерфейс, т.е. набор средств для вывода изображений на экран и

манипулирование ими, построение меню, окон на экране и т.п.;

- мультипрограммные, т.е. возможность выполнения нескольких программ;

- расширенные средства для обмена информацией между программами.

*⁷Служебный уровень.

Вспомогательные программы (утилиты):

а) Программы - упаковщики – сжимают информацию на дисках, т.е. создают копию файлов меньшего размера и объединяют копии в один архивный файл;

б) Антивирусные программы;

в) Коммуникационные программы – для организации обмена информацией между компьютерами при соединении кабелем их портов. Другой вид программ обеспечивает возможность связи компьютеров по телефонной сети (при наличии модема). Другие программы дают возможность посылать и принимать телефаксные сообщения при наличии в компьютере встроенной платы факс - модема.

г) Программы для диагностики компьютера – для проверки конфигурации компьютера (объем ОП и т.п.), проверки работоспособности.

д) Программы управления локальной сетью – обеспечивают обмен информацией по локальной сети. Локальные сети связывают компьютеры на близком расстоянии. Однако компьютеры и локальные сети можно связать с помощью каналов связи (телефонной, спутниковой), образуя распределенные вычислительные системы и сети различных назначений.

*⁸Прикладной уровень.

Прикладные программы (пакеты прикладных программ).

Структурированные комплексы программ, предназначенные для решения определенных, достаточно широких классов задач:

- научно-технических;

- планово - экономических;

- для расширения функций операционных систем (управлением базами данных,

редактирование текста, издательские системы, табличные процессоры

[электронные таблицы])

- САПР;

- бухгалтерские программы;

- интегрирующие системы (сочетают в себе возможности СУБД, текстового

редактора, табличного процессора, системы деловой графики).