Лекция №4. Лекция Прикладное программное обеспечение

• Название: Лекция Прикладное программное обеспечение
• Анкор: Лекция №4.docx
• Дата: 28.02.2018
• Размер: 0.74 Mb.
• Имя файла: Лекция №4.docx
• Тип: Лекция; #16014

Лекция 4. Прикладное программное обеспечение

Прикладное программное обеспечение (ППО) – это программы, которые обеспечивают решение задач в различных областях применения компьютерных систем обработки данных (текстовые, графические редакторы, электронные таблицы, базы данных и т.д.).

Классификация прикладного программного обеспечения

ППО, классифицируя по назначению, можно разделить на прикладные программы общего назначения и прикладные программы специального назначения.

ППО общего назначения используется для решения наиболее общих задач информационного характера в любой сфере человеческой деятельности (текстовые редакторы, электронные таблицы, графические системы, игры, развлечения).

ППО специального назначения решает более узкие задачи, а также задачи профессионального характера в различных предметных областях.

Прикладное программное обеспечение общего назначения

1. 
   Программы, обрабатывающие тексты. К ним относятся текстовые редакторы, текстовые процессоры.
   

Текстовые редакторы – это программы для создания и редактирования текстовых документов (NotePad, WordPad).

Редактирование текста – это комплекс операций по внутренней (смысловой) и внешней (оформительской) работе над текстом.

Текстовые редакторы обеспечивают основные возможности по подготовке небольших и несложных документов. Они выполняют следующие простые операции:

• 
  ввод алфавитно-цифровой информации;
  
• 
  перемещение по набранному тексту;
  
• 
  вставка или удаление символов.
  
• 
  выделение/удаление/копирование/перемещение/вставка блока;
  

• 
  дополнительные удобства (возможность поиска фрагмента, поиск с заменой, печать документа и т.д.).
  

Текстовые процессоры – это программы, предоставляющие более широкий круг (в сравнении с редакторами) возможностей форматирования (шрифты, таблицы, формулы) и создания документов, содержащих данные разных типов (вставка графических, звуковых данных).

На уровне специального ППО, программы, обрабатывающие тексты, представлены специализированными текстовыми редакторами и издательскими системами.

Издательские системы – это программы, которые автоматизируют процесс верстки полиграфических изданий. Издательские системы отличаются расширенными средствами управления взаимодействия текста с параметрами страницы и графическими объектами, но имеют более слабые возможности по автоматизации ввода и редактирования текста.

2. 
   Электронные таблицы – программный продукт, предназначенный для всевозможных вычислительных задач (Excel, Lotus).
   

Основное назначение электронных таблиц – обработка различных типов данных, представляющихся в табличной форме, например, планово-финансовые, бухгалтерские документы, небольшие инженерные расчеты.

Электронные таблицы выполняют функции:

• 
  текстовых процессоров по созданию и форматированию таблиц;
  
• 
  математической обработки табличных данных;
  
• 
  визуализации результатов в форме таблиц, диаграмм, графиков.
  

Основное преимущество электронных таблиц, в сравнении с текстовыми процессорами (где тоже могут вестись таблицы, производиться небольшие вычисления и сортировка), в том, что содержание одних ячеек может меняться автоматически в соответствии с изменением содержания других.

Современные программные продукты этого вида имеют:

• 
  калькуляционный (вычислительный) модуль, с помощью которого происходит обработка данных (текстовых или числовых) в таблицах;
  
• 
  модуль диаграмм для создания презентационной графики, который позволяет на основе числовых данных, полученных с помощью калькуляционного модуля, создать диаграммы различных типов;
  
• 
  модуль базы данных, реализующий доступ к внешним базам данных.
  

3. 
   Системы управления базами данных (СУБД) – это совокупность программных средств, обеспечивающая возможность создания базы данных, доступа к данным и управления базой данных (Access).
   

База данных – совокупность взаимосвязанных данных на машинных носителях, организованная определенным способом.

Более подробно базы данных и системы управления базами данных будут рассмотрены на следующих лекциях.

4. 
   Системы компьютерной графики – это отдельные программы и аппаратно-программные комплексы, создающие и обрабатывающие различные графические изображения.
   

К ним относятся редакторы растровой и векторной графики, программы обработки трехмерной графики (ЗD-редакторы).

В растровой графике изображение какого-либо графического объекта описывается конкретным расположением и цветом точек (пикселей), привязанных к сетке (растру). При редактировании растровых графических объектов изменяется цвет пикселей, а не форма линий.

В векторной графике изображения описываются с помощью кривых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих их цвета и расположение. При редактировании элементов векторной графики можно изменять параметры линий, описывающих форму графических объектов, можно переносить их, менять размер, форму (это делается математическими преобразованиями), цвет, что не отразится на качестве их визуального представления.

5. 
   Интегрированные программные средства – программный продукт, обеспечивающий работу нескольких разнородных систем с единым интерфейсом, а также обмен данными между системами и общими стандартными частями (MSOffice, Works).
   

Отдельные программы, являясь мощным средством решения круга прикладных задач, не могут в полной мере удовлетворить пользователя. Например, выборку данных, предоставленную СУБД, бывает удобно обработать с помощью электронных таблиц, а результаты, оформленные в виде наглядных таблиц, поместить в отчет, представляющий собой текстовый документ, который был составлен в текстовом процессоре. Для составления таких документов и применяются интегрированные программные средства.

Среди множества интегрированных пакетов программ наиболее распространенным является пакет офисных программ Microsoft Office. Он включает несколько приложений, образующих единую среду для обработки самой различной информации, которая может встретиться в работе офиса. В его состав входят:

• 
  текстовый процессор Word;
  
• 
  электронные таблицы Excel;
  
• 
  пакет подготовки и демонстрации презентаций PowerPoint;
  
• 
  организатор и планировщик работы Outlook;
  
• 
  система управления базами данных (СУБД) Access и д.р.
  

6. 
   Переводчики, игры, развлечения.
   

Прикладное программное обеспечение специального назначения

1. 
   Информационные системы – системы, обеспечивающие ввод, хранение, поиск и вывод регулярно необходимых данных по запросам.
   

Информационные системы используются в:

• 
  управлении предприятием (склад, документооборот офиса);
  
• 
  бухгалтерском учете (1С Бухгалтерия);
  
• 
  анализе экономической и финансовой деятельности (банковские и биржевые структуры).
  

Информационные системы позволяют автоматизировать подготовку начальных бухгалтерских документов предприятия и их учета, регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, приемлемой для налоговых органов, внебюджетных фондов и органов статистического учета; а также контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, торговых рынках и рынках сырья, выполнять анализ текущих событий, готовить отчеты.

2. 
   Экспертные системы – системы искусственного интеллекта, созданные для решения задач на основе возможностей компьютера и знаний и опыта квалифицированных экспертов.
   

Экспертная систем – это программа, с помощью которой возможно получить приемлемое решение в ситуации, когда формальных, абсолютно точных решений получить нельзя.

Такие системы используются при диагностике заболеваний человека, состояния технической системы, при определении места залегания полезных ископаемых и пр. Преимущества экспертной системы по сравнению с экспертом: можно использовать опыт нескольких экспертов, отсутствует зависимость от времени и места экспертизы, а также от настроения эксперта.

3. 
   Системы автоматизированного проектирования (САПР) – комплекс технических и программных средств, позволяющих создавать всю необходимую конструкторскую и технологическую документацию на отдельные изделия, здания и сооружения (CAD/CAM/CAE-программы: КОМПАС, Unigraphics, ANSYS, DEFORM).
   
4. 
   Профессиональные программные продукты (бухгалтерские системы, автоматизированные системы управления, автоматизированные системы научных исследований и др.).
   
5. 
   Программные средства для решения математических задач – позволяют производить математические расчеты (решение уравнений и систем уравнений, дифференцирование, интегрирование и т.д.).
   

Интегрированные пакеты математических расчетов

Практическим результатом компьютерной математики явилась разработка большого количества компьютерных математических систем.

Структура систем компьютерной математики выглядит следующим образом:



Ядро представляет совокупность процедур, обеспечивающих набор встроенных операторов системы. Интерфейс дает возможность пользователю обращаться к ядру с запросами и выдает решения на экране монитора. Программы, работающие в ядре, выполняются быстро, вызываются очень часто, и потому их ограниченное количество. Большое количество программ, используемых относительно редко, собраны в библиотеки. Расширение возможностей системы достигается за счет пакетов расширения. Эти пакеты пишутся на собственном языке расширения и могут создаваться самими пользователями. Справочная система обеспечивает получение оперативной информации по системе.

По уровню сложности выделяют три класса математических систем:

• 
  начального уровня для школьников и студентов (Derive, MuPad);
  
• 
  среднего уровня (MuPad, MathCad);
  
• 
  высший класс (Mathematica, Maple, MatLab).
  

В настоящее время компьютерные математические системы по функциональному назначению можно подразделить на семь классов:

1. 
   Табличные процессоры.
   
2. 
   Системы для численных расчетов способны выполнять арифметические, алгебраические, логические операторы и функции, векторные и матричные операторы и функции, средства решения уравнений, систем линейных и нелинейных уравнений, средства решения систем дифференциальных уравнений, средства оптимизации и линейного программирования, средства создания графиков и средства программирования (Eureka, Mercury, MathCad).
   
3. 
   Матричные системы – все функции системы определяются как матричные, т.е. способные выполнять действия над массивами (MatLab).
   
4. 
   Системы для статистических расчетов – предназначены для статистической обработки данных (StatGraphics Plus, Statistica, SPSS).
   
5. 
   Системы для специальных расчетов – часть математических пакетов ориентированная на некоторый узкоспециальный круг задач (система нелинейных уравнений ТК Solver, система дифференциальных уравнений Dynamic Solver, построение графиков Axum и т.д.).
   
6. 
   Системы для аналитических расчетов (компьютерной алгебры) – дают возможность производить вычисления в аналитическом виде (Maple, MathCad).
   
7. 
   Универсальные системы.
   

Программные системы конечно-элементного анализа

Метод конечных элементов (МКЭ) – численный метод решения задач прикладной механики деформируемого твёрдого тела, теплообмена, гидродинамики и электромагнитных полей.

МКЭ основывается на том, что любое непрерывное распределение физической переменной в расчетной области, например деформацию, можно аппроксимировать набором кусочно-непрерывных функций, определенных на конечном числе подобластей (конечных элементов).

Применительно к обработке металлов давлением наиболее широкое распространение получили следующие системы конечно-элементного анализа: холодная листовая штамповка (AutoForm, ANSYS/LS-DYNA), горячая объемная штамповка (DEFORM, qForm, SuperForge).

Практически все САПР-программы состоят из отдельных модулей, как правило, специализирующихся на выполнении работы на разных этапах производственного цикла.

В модульной структуре систем конечно-элементного анализа выделяют препроцессор, процессор и постпроцессор.

В препроцессоре происходит подготовка к процессу вычисления заданных параметров (напряжений, деформаций и т.д.) которая включает в себя:

• 
  построение геометрической модели;
  
• 
  указание граничных условий (плоскостей симметрии, контактных поверхностей и т.д.);
  
• 
  представление данных к расчету.
  

В процессоре осуществляется расчет полученных из препроцессора данных, а в постпроцессоре визуализация полученного из процессора результата.