"Программное обеспечение эвм"

• Название: "Программное обеспечение эвм"
• Дата: 27.03.2018
• Размер: 109.5 Kb.
• Имя файла: progob.doc
• Тип: Методические рекомендации; #39587

Тема: "Программное обеспечение ЭВМ"

Разделы учебника [1]: § 10, 11, 12.

Основные цели. Дать представления о составе про­граммного обеспечения компьютера. Раскрыть назначение операционной си­стемы; ввести понятие файловой струк­туры дисков.

Изучаемые вопросы

• Назначение программного обеспечения (ПО) ЭВМ;

• Классификация ПО ЭВМ;

• Что такое прикладное ПО;

• Назначение систем программирования;

• Основные функции операционной системы;

• Начальные сведения об организации файлов.

Методические рекомендации по изложению теоретического материала

1. Основная педагогическая задача этого раздела — добиться понимания учениками того факта, что совре­менный компьютер представляет собой двуединую си­стему, состоящую из аппаратной части (технических устройств) и информационной части (программного обеспечения). Полезно познакомить учащихся с тер­минами "hardware" и "software" — "твердая" компо­нента и "мягкая" компонента компьютера, поскольку в последнее время они употребляются довольно часто.

Компьютер = Аппаратура (hardware) +

+ Программное обеспечение (software)

Логика раскрытия этой темы учителем может быть отражена в следующих рассуждениях. Если компью­тер выполняет любую работу только под управлени­ем программы, то значит ли это, что человек, желаю­щий воспользоваться компьютером, должен уметь программировать? Если бы компьютер представлял собой только "голую" аппаратуру, то это было бы так. Причем программировать пришлось бы на язы­ке процессора. Так было на самых первых ЭВМ, на которых могли работать только профессиональные программисты.

Современный компьютер доступен практически каж­дому. Эта доступность обеспечена тем, что компьютер оснащен богатым программным обеспечением (ПО). ПО — это совокупность программ, хранящихся на устройствах долговременной памяти компьютера и предназначенных для массового использования. И если пользователю требуется выполнить какую-то работу на компьютере, то он должен выбрать подходящую для этих целей программу из ПО и инициализировать ее выполнение. Таким образом, использование компьюте­ра человеком происходит по такой схеме:

Задача => Выбор и инициализация программы => Работа

Здесь термин "задача" понимается в самом широком смысле и обозначает любую информационную потреб­ность пользователя, которую можно удовлетворить с по­мощью компьютера: создать текстовый документ, нари­совать иллюстрацию, выполнить вычисления, получить справку, принять и отправить электронную почту и т.д.

В дальнейшем учителю необходимо будет обращать внимание на то, чтобы ученики отчетливо понимали, с помощью каких программных средств какие информа­ционные задачи можно решать. При этом они должны научиться отделять задачи системного характера от задач прикладного характера. Например, понимать, что копирование или удаление файлов осуществляется с помощью операционной системы, а редактирование текстового документа — с помощью текстового редак­тора, т.е. прикладной программы.

Сделаем еще два замечания, суть которых должна быть понятна учителю и при необходимости может быть объяснена ученикам.

Во-первых, программное обеспечение — это не толь­ко собственно программы, но и данные, с которыми работают эти программы. Данные и программы хранят­ся на дисках в отдельных файлах. Часто объем данных во много раз превышает размеры программ. Например, нередко размеры баз данных, графической информации, мультимедийных продуктов много больше, чем размеры программ, позволяющих работать с ними. В учебнике использована аналогия с человеком: "твердая компонен­та" — это анатомия и физиология человека, "мягкая компонента" — это интеллект, знания человека, кото­рые бывают декларативными и процедурными. Знания компьютера — это данные (декларативная информа­ция) и программы (процедурная информация) в его памяти. Учитывая все вышесказанное, можно сделать вывод, что более адекватным аналогом термина "software" является термин "информационное обеспечение".

Работа в среде современных объектно-ориентирован­ных операционных систем (Windows) может проис­ходить по схеме, отличной от приведенной выше. Пользователь может выбрать хранимые данные, с ко­торыми он собирается работать, а операционная сис­тема автоматически инициирует выполнение нужной программы обработки данных. Но и в этой ситуации грамотный пользователь (а именно такими мы хотим сделать своих учеников) должен понимать, какая про­грамма будет выполняться на компьютере.

Во-вторых, для компьютеров, работающих в соста­ве компьютерных сетей, представление о программном (информационном) обеспечении выходит за границы дискового пространства ПК. Для таких ПК оказывают­ся доступными информационные ресурсы компьюте­ров-серверов. С подключением компьютера к сети Интернет эти ресурсы становятся практически неогра­ниченными.

L. В учебнике рассматривается классификация ПО, согласно которой все программы делятся на систем­ные, прикладные и системы программирования. Надо сказать, что это не единственный вариант классифика­ции ПО, который встречается в литературе. Подобные классификации носят в некотором смысле субъектив­ный характер. Однако рассмотренное в учебнике деле­ние является одним из наиболее распространенных, и в него хорошо вписываются все те программные про­дукты, с которыми будут знакомиться ученики в про­цессе изучения информатики. Между программами, относящимися к этим трем группам, есть достаточно четкое различие по их назначению.


ВИДЫ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ (ПО)

Системное ПО

Прикладное ПО

Системы программирования

Общего назначения

• текстовые редакторы

• графические редакторы

• СУБД (базы данных)

• электронные таблицы

• коммуникационные (сетевые) программы

• компьютерные игры

Специального назначения

-бухгалтерские пакеты

-системы автоматизированного проектирования (САПР)

-математические пакеты

-экспертные системы

-педагогические программные средства

Прикладное ПО — это программы, с помощью которых пользователь решает свои информационные задачи, не прибегая к программированию



3. Проще всего ученикам понять назначение при­кладных программ. Это те программы, которые непос­редственно удовлетворяют информационные потребно­сти пользователя: поиграть в компьютерную игру, на­печатать рассказ, нарисовать рисунок на экране и рас­печатать его на бумаге, найти в компьютерном словаре перевод английского слова; выполнить вычисления с помощью калькулятора, изображенного на экране; изу­чить с помощью компьютера правила уличного движе­ния и многое другое. Задача учителя — рассказать уче­никам, а еще лучше — продемонстрировать разнооб­разные прикладные возможности современных компь ютеров. То, что принято называть современными ин­формационными технологиями, прежде всего состоит из множества прикладных программ. На первом же уроке по данной теме приведите примеры некоторых прикладных программ, имеющихся на школьных ком­пьютерах. Например, если в вашем классе используют­ся IBM PC с операционной системой Windows, пред­ставьте программы из группы Стандартные: Каль­кулятор, Блокнот, Paint, объяснив их назначение.

4. Первоначальное представление о системах про­граммирования должно быть дано в самом общем виде. Ученики должны получить представление о том, что

— программы для компьютера составляют програм­мисты;

— программисты пишут программы на языках про­граммирования;

— существует множество различных языков програм­мирования (Паскаль, Бейсик, фортран и др.);

— системы программирования позволяют програм­мисту вводить программы в компьютер, редакти­ровать, отлаживать, тестировать, исполнять про­граммы.

Полезно сообщить ученикам, с каким из языков про­граммирования им предстоит познакомиться в школе.

5. Более сложной задачей является объяснение на­значения системного ПО. Нужно дать понять учени­кам, что системное ПО предназначено прежде всего для обслуживания самого компьютера, для управления работой его устройств. Главной частью системного ПО является Операционная система (ОС). ОС — это очень сложная программная система. В рамках базового кур­са невозможно и не нужно детально объяснять ее со­став и функции. Но общее назначение, роль ОС в рабо­те компьютера ученики должны представлять.

Начните с того, что сообщите название ОС, исполь­зуемой в школьных компьютерах. Например: "Наши компьютеры работают под управлением операционной системы MS-DOS (или СР/М, или Windows 98)". фразу нужно построить именно так, для того чтобы подчерк­нуть что ОС управляет работой компьютера. Сообщи­те, что при включении компьютера происходит загрузка операционной системы в оперативную память ЭВМ. Точнее говоря, в ОЗУ загружается с магнитного диска ядро ОС, т.е. та часть системы, которая должна посто­янно находиться в оперативной памяти, пока работает компьютер. Диск, на котором хранится ОС и с кото­рого происходит ее загрузка, называется системным диском.

Любые операционные системы, независимо от типа, выполняют три основные функции:

1) управление устройствами компьютера;

2) взаимодействие с пользователем;

3) работа с файлами.

Не вдаваясь в излишние подробности, учитель дол­жен дать представление ученикам о функциях опера ционной системы на пример» конкретной ОС, исполь­зуемой в классе. Эти представления должны оставаться в рамках сведений, необходимых для работы пользова­теля с ПК.

Итак, вы сообщили ученикам, как называется ва­ша ОС. Далее нужно сказать о том, какой режим ра­боты поддерживает данная система: однозадачный или многозадачный. Например, MS-DOS поддерживает однозадачный режим работы компьютера. Это зна­чит, что в данный момент на компьютере может вы­полняться только одна программа, запущенная пользо­вателем на исполнение (инициализированная пользо­вателем). И только после того как выполнение этой программы будет завершено, пользователь может ини­циализировать другую программу. А вот операционная система Windows поддерживает многозадачный режим работы компьютера¹. Пользователь может запустить сразу несколько прикладных программ и работать с ними одновременно. Запущенные программы называ­ются активными задачами, и все они отражаются знач­ками на панели задач Windows. Например, можно одновременно запустить программы Калькулятор, Блокнот, Paint; на экране появятся окна этих про­грамм. Пользователь, переходя из одного окна в дру­гое, может поочередно работать с этими приложения­ми. При таких переходах предыдущая программа не закрывается, т.е. не выгружается из оперативной па­мяти и в любой момент готова продолжить свою рабо­ту, как только пользователь вернется в ее окно.

Нередко встречается такая ситуация, когда одна из запущенных программ требует длительного времени для своей работы. Например, большие математические вы­числения или проверка дисков на наличие вирусов. В таком случае эта программа выполняется в фоновом режиме, т.е. ее исполнение не прекращается до полно­го завершения, а в это же время (на ее фоне) пользо­ватель может выполнять какую-то оперативную работу с другими программами, например, может набирать текст в текстовом редакторе.

В поддержке многозадачного режима работы прояв­ляется одна из сторон управляющей функции операци­онной системы: управление процессором и оператив­ной памятью. Для одновременного выполнения несколь­ких программ операционная система должна разделять между ними время работы процессора, следить за раз­мещением этих программ и данных в памяти так, что­бы они не мешали друг другу (разделять память).

Управление внешними устройствами компьютера — еще одна из сторон первой функции ОС. В состав опе­рационной системы входят специальные программы уп­равления внешними устройствами, которые называют­ся драйверами внешних устройств. Для каждого типа и каждой конкретной модели внешнего устройства су­ществует свой драйвер. Иногда ОС автоматически под­бирает подходящий драйвер, иногда об этом прихо­дится заботиться пользователю. В учебнике понятие драйвера встречается в третьей главе, где речь идет о печати документов на принтере.

Здесь и в дальнейшем имеются в виду Windows 95 и последу­ющие версии этой ОС.

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА (ОС)



Функции операционной системы

1. Диалог с пользователем

2. Управление ресурсами Процессорным временем, внутренней памятью, внешними устройствами

3. Работа с файлами

Компоненты операционной системы

Командный интерпретатор —

программа, обеспечивающая диалог ЭВМ с пользователем

Файловая система

• -сохранение информации в ВЗУ

• -чтение информа­ции из файлов

-удаление файлов

-переименование файлов

-копирование файлов

--вывод на экран каталога



Драйверы внеш­них устройств

Набор программ, обеспечивающих взаимодействие

процессора с внешними

устройствами


Научиться работать на компьютере — это прежде всего научиться взаимодействовать с операционной си­стемой. Обычно пользователь, привыкший работать в среде какой-то определенной ОС, сталкиваясь с незнакомой ему системой, с непривычной обстановкой на экране, испы­тывает растерянность. В компьютерной терминологии для обозначения способа взаимодействия программы с пользо­вателем принят термин пользовательский интерфейс. Очень удобно, когда пользовательский интерфейс унифи­цирован. Примером такого унифицированного интерфейса является среда диалоговой оболочки Norton Commander (NC). Ее аналоги реализованы в различных операцион­ных системах. Не очень грамотный пользователь может и не знать, с какой ОС он работает, но ориентироваться в интерфейсе NC. Однако, как уже отмечалось, одна из целей базового курса — подготовка грамотного пользова­теля. Поэтому ученики должны видеть за оболочкой опе­рационную систему. Примером другого унифицирован­ного системного интерфейса является Рабочий стол Windows. Это объектно-ориентированная графическая среда. С появлением новых версий ОС Windows она мо­жет в чем-то совершенствоваться, но основные принци­пы будут сохраняться для соблюдения преемственности, для удобства пользователя.

Основные пользовательские навыки работы с опера­ционной системой сводятся к следующему:

— уметь находить нужную программу и инициали­зировать ее выполнение;

— уметь выполнять основные операции с файлами:

копировать, переносить, удалять, переименовы­вать, просматривать содержимое файлов;

— получать справочную информацию о состоянии компьютера, о заполнении дисков, о размерах и типах файлов.

В § 11 учебника говорится о том, что общение опе­рационной системы с пользователем происходит в диа­логовом (интерактивном) режиме в форме:

<приглашение 0С> — <команда, отдаваемая пользователем>

Такая схема универсальна. Однако в зависимости от используемого интерфейса, как форма приглашения, так и способ передачи команды могут быть разными. Если работа происходит без использования какой-либо удоб­ной диалоговой оболочки, то общение пользователя с ОС производится через командную строку. Такое воз­можно, например, при работе с СР/М или MS-DOS. На экране в командной строке появляется символьный курсор, указывающий на то, что система готова к при­ему команды. Обычно в командной строке еще указы­ваются текущий диск и текущий каталог, с которым готова работать ОС. Такое состояние командной стро­ки пользователь должен воспринимать как приглаше­ние системы к вводу команды. Далее пользователь че­рез клавиатуру вводит нужную команду. При этом он должен точно соблюдать синтаксис команды, иначе она не будет воспринята. Например:

С:\ > COPY F1LE1.TXT A:\F1LE2,TXT

Перед значком ">" стоит информация, выводимая с приглашением ОС, которая указывает на текущий диск (С) и текущий каталог (корневой). После знач­ка ">" записана команда, которую ввел пользователь. Ее смысл: скопировать файл с именем F1LE1.TXT с те­кущего диска и каталога в корневой каталог диска А под новым именем FILE2.TXT.

Совокупность команд, которые понимает операци­онная система, составляет язык команд ОС. В таком режиме общения — режиме командной строки пользователь должен знать язык команд со всеми подробностями его синтаксиса. Сейчас весьма редко работают на ПК в режиме командной строки. Основным средством общения являются диалоговые оболочки. Но, незави­симо от того, используется диалоговая оболочка или нет, у любой ОС существует свой язык команд.

Работая с диалоговой оболочкой, пользователь также формирует команды ОС, только при этом он использу­ет вспомогательные средства, упрощающие его работу. При работе с оболочками признаком приглашения ОС является появление на экране среды (интерфейса) оболочки: панелей NC или Рабочего стола Windows. Пользователь отдает команды путем выбора из представленных на экране меню, нажатием функциональных клавиш или каких-либо групп клавиш. Использование оболочек освобождает пользователя от необходимости знать подробности синтаксиса языка команд ОС. Однако пользователь должен понимать, какие именно команды он может отдать и как это сде­лать. Интерфейс современных оболочек ОС достаточно дружественный к пользователю. В нем применяются многочисленные формы подсказок и пояснений.

6. Третья функция операционной системы — ра­бота с файлами. Эта работа осуществляется с помо­щью раздела ОС, который называется файловой сис­темой. Первоначальные понятия, которые должны быть даны ученикам по данной теме, — это имя фай­ла, тип файла, файловая структура, логический диск, каталог, путь к файлу, дерево каталогов. Все эти понятия раскрываются в § 12 учебника. Здесь учите­лю также следует ориентировать учеников на конк­ретную операционную систему. Допустим, если вы работаете с MS-DOS, то говорите ученикам, что имя файла может содержать не более 8 символов — ла­тинских букв и цифр; для Windows сообщаете, что имя файла может быть длинным (до 255 символов) и допускает использование русских букв.

Рассказывая о типах файлов и связи типа с расшире­нием имени файла, в первую очередь разделите файлы на программные (их еще называют исполняемыми фай­лами) и файлы данных. Снова напомните ученикам, что вся информация в компьютере делится на програм­мы и данные. Программные файлы имеют расширение имени ЕХЕ или СОМ. Есть еще один вид исполняемых файлов — это так называемые командные файлы с рас­ширением ВАТ. Они представляют собой программы, написанные на командном языке ОС, и выполняют некоторые системные функции. Все прочие типы фай­лов — это файлы данных. В дальнейшем при изучении каждого нового приложения обращайте внимание уче­ников на типы файлов, с которыми оно работает. Так постепенно они узнают, что текстовый редактор Word сохраняет создаваемые документы в файлах типа DOC;

графический редактор Paint создает файлы типа BMP;

табличный процессор Excel — файлы типа XLS и пр. Полезно в самом начале обратить внимание учеников на расширения ARJ, RAR, ZIP. В таких файлах может храниться любая информация (программы и данные) в сжатом виде. Их называют архивными файлами. Сжатие (архивацию) информации производят для со­кращения занимаемого места в памяти при длитель­ном хранении информации.

Вводить понятие логического диска имеет смысл лишь при наличии на вашем компьютере жесткого диска (винчестера). Только память жесткого диска делится на части, каждой из которых присваивается свое имя (С, D и т.д.), и в этом случае различают понятия физи­ческого и логического дисков. Если же компьютер об­ладает только накопителями для дискет, то можно про­сто говорить о дисках А или В, не употребляя эпитеты "логический" или "физический".

Понятие дерева каталогов характерно для операци­онных систем, работающих с иерархическими файло­выми структурами. На IBM это MS-DOS и Windows. На простых учебных ЭВМ типа "Корвет", "Электроника-УКНЦ" используются операционные системы СР/М, RT-11. В них создаются простые одноуровневые файловые структуры, для которых понятие дерева отсутствует. Под каталогом (директорией) диска по­нимается общий список файлов на диске. Компьюте­ры и ОС таких типов уходят в прошлое. В подавляю­щем большинстве случаев пользователю современных ПК приходится иметь дело с иерархическими файло­выми структурами.

Знакомство с иерархической файловой структурой дисков имеет не только практическое значение, но и теоретическое, общеобразовательное. Знакомясь с этим вопросом, ученики впервые встречаются с информа­ционной структурой, т.е. с системой данных, имею­щих определенную взаимосвязь. Эти вопросы будут затронуты впоследствии в теме "Базы данных". Иерар­хические структуры — это один из распространенных способов организации данных (наряду с сетевым и табличным). Наглядное представление о файловой структуре дает дерево — графическое отображение иерархии каталогов (папок) на диске. Учителю реко­мендуется активно использовать представление дерева на экране в оболочках NC или Проводник для Windows. Ученики должны понять принципы навига­ции по файловому дереву, научиться перемещаться по нему вверх и вниз. Вводя представление о пути к фай­лу, подчеркните факт единственности пути к каждому файлу от корневого каталога. Полезно выполнить на компьютере упражнения такого рода: учитель запи­сывает на доске полное имя файла (диск — путь — имя), ученики находят этот файл в директории на экране, работая в одной из оболочек ОС. Например, на доске записано:

C:\WINDOWS\SYSTEM32\DRIVERS\UPDATE.SYS

Задание: начиная от корневого каталога диска С, пройти указанный путь и найти файл. В следующем упражнении попросите учеников перейти от файла, найденного в предыдущем задании, к файлу со следую­щим полным именем:

C:\W1NDOWS\JAVA\PACKAGES\DATA\BNDRTZ5V.DAT

Обратите внимание учеников, что единственный путь перехода — это возврат (движение вверх по дереву) до каталога Windows, а затем движение вниз по ново­му направлению.

В учебнике для пояснения представлений об иерар­хической файловой структуре используется аналогия с системой шкаф—ящики—папки—документы. Мож­но предложить и другую аналогию, ассоциируемую со словом "дерево". Файлы — это листья, каталоги (пап­ки) — ветки. Правда, если понятие корня перевести

в буквальный, растительный смысл этого слова, то ана­логией файловой структуре скорее будет куст, чем де­рево. От корня может идти множество веток-катало­гов, но это более свойственно кустарнику. Путь, кото­рый надо пройти, чтобы найти файл, можно ассоции­ровать с маршрутом, по которому должна проползти гусеница, чтобы добраться до определенного листа или перебраться с одной ветки на другую.

Еще один полезный прием, позволяющий усвоить понятие "полное имя файла". Как известно, полное имя файла включает в себя как его собственное имя, так и его полный адрес во внешней памяти: имя диска и путь к файлу на диске. Попросите учеников по аналогии назвать свое "полное имя". Правиль­ным будет ответ типа: "Россия, Москва, проспект Мира, д. 10, кв. 23, Сыроежкин Сергей Петрович". Полное имя включает в себя подробный адрес. Его записывают на конверте письма, чтобы оно нашло адресата. Так же по полному имени отыскиваются файлы на дисках.

В разделе 3.1 задачника-практикума [2] имеется подборка теоретических заданий на тему "Файловые структуры дисков".

Освоив навигацию по файловой структуре, нужно переходить к основным операциям с файлами и ката­логами. Эти операции следует давать в таком порядке:

просмотр содержимого файла, копирование и пере­мещение файла, создание каталога (папки), удале­ние файла и каталога, переименование файла и ка­талога. Работая с ОС Windows, приучайте учеников к приемам, характерным для этой объектной среды

методике Drag&Drop, к использованию контекстного меню.

Безусловно то, что за 1 —2 занятия ученики не смо­гут хорошо закрепить практические навыки работы с файловой системой ОС. Основным результатом этих уроков будет получение представления об организа­ции файлов и понимание возможностей работы с фай­лами. В последующих прикладных темах при выпол­нении практических работ на компьютере в задания необходимо включать пункты, требующие от учени­ков умения работать с дисками и файлами (сохра­нять, копировать, переименовывать и пр.). Только в таком случае представления перейдут у них в прочные навыки.

­