Учебник Информатика. Базовый курс. Симонович С.В.. С. В. Симоновичаинформатикабазовый курс2е издание
 Скачать 17.96 Mb.
|
|
' Системное ПО граммным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программ- ное обеспечение. Базовый уровень. Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппа- ратными 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, ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены процессе эксплуатации. В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуа- тации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства — Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM). В этом случае изменение содержания ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш-технологией), так и вне нее, на специальных устройствах, называемых программаторами. Системный уровень. Системный уровень — переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспе- чением, то есть выполняют «посреднические» функции. От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Так, например, при подключе- нии к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь 52 Глава 2. Вычислительная техника с этим оборудованием. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств — они входят в со- став программного обеспечения системного уровня. Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользо- вателем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в вычис- лительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользователь- ского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте. Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операци- онной системы компьютера. Полное понятие операционной системы мы рассмотрим несколько позже, а здесь только отметим, что если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и, самое главное, к взаимодействию с пользователем. То есть наличие ядра ционной системы — непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой. Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их также утилитами) состоит в автома- тизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (как правило, программы обслу- живания) изначально включают в состав операционной системы, но большинство служебных программ являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций. В разработке и эксплуатации служебных программ существует два альтернативных направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирова- ние. В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свой- ства системных программ, делая их более удобными для практической работы. Во втором случае они слабо связаны с системным программным обеспечением, предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением. Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представ- ляет 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 функ- циональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности. Поскольку между прикладным программным обеспечением и системным сущест- вует непосредственная взаимосвязь (первое опирается на второе), то можно утвер- ждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера 2.3. Состав вычислительной системы 53 напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие трие- диного комплекса человек — программы — оборудование. Классификация прикладных программных средств Текстовые редакторы. Основные функции этого класса прикладных программ заключаются во вводе и редактировании текстовых данных. Дополнительные функ- ции состоят в автоматизации процессов ввода и редактирования. Для операций ввода, вывода и сохранения данных текстовые редакторы вызывают и используют систем- ное программное обеспечение. Впрочем, это характерно и для всех прочих видов прикладных программ, в дальнейшем не будем специально указывать этот факт. С этого класса прикладных программ обычно начинают знакомство с программным обеспечением и на нем отрабатывают первичные навыки взаимодействия с компью- терной системой. Текстовые процессоры. Основное отличие текстовых процессоров от текстовых редакторов в том, что они позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать его, то есть оформлять. Соответственно, к основным средствам текстовых процессоров относятся средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, составляющих итоговый документ, а к допол- нительным — средства автоматизации процесса форматирования. Современный стиль работы с документами подразумевает два альтернативных подхода — работу с бумажными документами и работу с электронными докумен- тами (по безбумажной технологии). Поэтому, говоря о форматировании документов средствами текстовых процессоров, надо иметь в виду два принципиально разных направления — форматирование документов, предназначенных для печати, и форма- тирование электронных документов, предназначенных для отображения на экране. Приемы и методы в этих случаях существенно различаются. Соответственно, разли- чаются и текстовые процессоры, хотя многие из них успешно сочетают оба подхода. Графические редакторы. Это обширный класс программ, предназначенных для создания и (или) обработки графических изображений. В данном классе различают следующие растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики Растровые редакторы применяют в тех случаях, когда графический объект пред- ставлен в виде комбинации точек, образующих растр и обладающих свойствами яркости и цвета. Такой подход эффективен в тех случаях, когда графическое изоб- ражение имеет много полутонов и информация о цвете элементов, составляющих объект, важнее, чем информация об их форме. Это характерно для фотографиче- ских и полиграфических изображений. Растровые редакторы широко применяются для обработки изображений, их ретуши, создания фотоэффектов и художествен- ных композиций (коллажей). Возможности создания новых изображений средствами растровых редакторов огра- ниченны и не всегда удобны. В большинстве случаев художники предпочитают пользоваться традиционными инструментами, после чего вводить рисунок в ком- 54 Глава 2. Вычислительная пьютер с помощью специальных аппаратных средств {сканеров) и завершать работу с помощью растрового редактора путем применения спецэффектов. Векторные редакторы отличаются от растровых способом представления данных об изображении. Элементарным объектом векторного изображения является не точка, а линия. Такой подход характерен для чертежно-графических работ, в кото- рых форма линий имеет большее значение, чем информация о цвете отдельных точек, составляющих ее. В векторных редакторах каждая линия рассматривается математическая кривая третьего порядка и, соответственно, представляется не комбинацией точек, а математической формулой (в компьютере хранятся число- вые коэффициенты этой формулы). Такое представление намного компактнее, чем растровое, соответственно данные занимают много меньше места, однако построение любого объекта выполняется не простым отображением точек на экране, а сопро- вождается непрерывным пересчетом параметров кривой в координаты экранного или печатного изображения. Соответственно, работа с векторной графикой требует более производительных вычислительных систем. Из элементарных объектов (линий) создаются простейшие геометрические объекты (примитивы) из которых, в свою очередь, составляются законченные композиции. Художественная иллюстрация, выполненная средствами векторной графики, может содержать десятки тысяч простейших объектов, взаимодействующих друг с другом. Векторные редакторы удобны для создания изображений, но практически не используются для обработки готовых рисунков. Они нашли широкое применение в рекламном бизнесе, их применяют для оформления обложек полиграфических изданий и всюду, где стиль художественной работы близок к чертежному. Редакторы трехмерной графики используют для создания трехмерных композиций. Они имеют две характерные особенности. Во-первых, они позволяют гибко управ- лять взаимодействием свойств поверхности изображаемых объектов со свойствами источников освещения и, во-вторых, позволяют создавать трехмерную анимацию. Поэтому редакторы трехмерной графики нередко называют также Системы управления базами данных. Базами данных называют огромные массивы данных, организованных в табличные структуры. Основными функциями систем управления базами данных являются: • создание пустой (незаполненной) структуры базы данных; • предоставление средств ее заполнения или импорта данных из другой базы; • обеспечение возможности доступа к данным, а также предоставление средств поиска и фильтрации. Многие системы управления базами данных дополнительно предоставляют воз- можности проведения простейшего анализа данных и их обработки. В результате возможно создание новых таблиц баз данных на основе имеющихся. В связи с широким распространением сетевых технологий к современным системам управ- ления базами данных предъявляется также требование возможности работы с уда- ленными и распределенными ресурсами, находящимися на серверах всемирной компьютерной сети. 2.3. Состав вычислительной системы 55 Электронные таблицы. Электронные таблицы предоставляют комплексные сред- ства для хранения различных типов и их обработки. В некоторой степени они аналогичны системам управления базами данных, но основной акцент смещен не на хранение массивов данных и обеспечение к ним доступа, а на преобразование данных, причем в соответствии с их внутренним содержанием. В отличие от баз данных, которые обычно содержат широкий спектр типов данных (от числовых и текстовых до мультимедийных), для электронных таблиц характерна повышенная сосредоточенность на числовых данных. Зато таблицы предоставляют более широкий спектр методов работы с данными числового типа. Основное свойство электронных таблиц состоит в том, что при изменении содержа- ния Любых ячеек таблицы может происходить автоматическое изменение содержа- ния во всех прочих ячейках, связанных с измененными соотношением, заданным математическими или логическими выражениями (формулами). Простота и удоб- ство работы с электронными таблицами снискали им широкое применение в сфере бухгалтерского учета, в качестве универсальных инструментов анализа финансо- вых, сырьевых и товарных рынков, доступных средств обработки результатов тех- нических испытаний, то есть всюду, где необходимо автоматизировать регулярно повторяющиеся вычисления достаточно объемов числовых данных. Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы). Предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностро- ении, приборостроении, архитектуре. Кроме чертежно-графических работ эти сис- темы позволяют проводить простейшие расчеты (например, расчеты прочности деталей) и выбор готовых конструктивных элементов из обширных баз данных. Отличительная особенность состоит в автоматическом обеспечении на всех этапах проектирования технических условий, норм и правил, что освобож- дает конструктора (или архитектора) от работ нетворческого характера. Напри- мер, в машиностроении способны на базе сборочного чертежа изде- лия автоматически выполнить рабочие чертежи деталей, подготовить необходимую технологическую документацию с указанием последовательности переходов меха- нической обработки, назначить необходимые инструменты, станочные и контроль- ные приспособления, а также подготовить управляющие программы для станков с числовым программным управлением (ЧПУ), промышленных роботов и гибких автоматизированных линий. Сегодня системы автоматизированного проектиро- вания являются необходимым компонентом, без которого теряется эффективность реализации гибких производственных систем и сис- тем управления процессами (АСУТП). Настольные издательские системы. Назначение программ этого класса состоит в автоматизации процесса верстки полиграфических изданий. Этот класс программ- ного обеспечения занимает промежуточное положение между текстовыми процес- сорами и системами автоматизированного проектирования. Теоретически текстовые процессоры предоставляют средства для внедрения в тек- стовый документ объектов другой природы, например объектов векторной и растро- вой графики, а также позволяют управлять взаимодействием между параметрами 56 Глава 2. Вычислительная техника текста и параметрами внедренных объектов. Однако на практике для изготовления полиграфической продукции эти средства либо функционально недостаточны с точки зрения требований полиграфии, либо недостаточно удобны для производи- тельной работы. От текстовых процессоров настольные издательские системы отличаются расши- ренными средствами управления взаимодействием текста с параметрами страницы и с графическими объектами. С другой они отличаются пониженными функциональными возможностями по автоматизации ввода и редактирования тек- ста. Типичный прием использования настольных издательских систем состоит в том, что их применяют к документам, прошедшим предварительную обработку в текстовых процессорах и графических редакторах. Экспертные системы. Предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя. Такие системы приме- няют в тех случаях, когда исходные данные хорошо формализуются, но для при- нятия решения требуются обширные специальные знания. Характерными облас- тями использования экспертных систем являются юриспруденция, медицина, фармакология, химия. По совокупности признаков заболевания медицинские экс- пертные системы помогают установить диагноз и назначить лекарства, дозировку и программу лечебного курса. По совокупности признаков события юридические экспертные системы могут дать правовую оценку и предложить порядок действий как для стороны обвинения, так и для стороны защиты. Характерной особенностью экспертных систем является их способность к само- развитию. Исходные данные хранятся в базе знаний в виде фактов, между кото- рыми с помощью специалистов-экспертов устанавливается определенная система отношений. Если на этапе тестирования экспертной системы устанавливается, что она дает некорректные рекомендации и заключения по конкретным вопросам или не может дать их вообще, это означает либо отсутствие важных фактов в ее базе, либо нарушения в логической системе отношений. И том и в другом случае эксперт- ная система сама может сгенерировать достаточный набор запросов к эксперту и ав- томатически повысить свое качество. С использованием экспертных систем связана особая область научно-технической деятельности, называемая инженерией знаний. Инженеры знаний — это специали- сты особой квалификации, выступающие в качестве промежуточного звена между экспертной системы (программистами) и ведущими специалис- тами в конкретных областях науки и техники (экспертами). Web-редакторы. Это особый класс редакторов, объединяющих в себе свойства текстовых и графических редакторов. Они предназначены для создания и редак- тирования так называемых Web-документов ( Web-страниц Интернета). Web-доку- менты — это электронные документы, при подготовке которых следует учитывать ряд особенностей, связанных с приемом/передачей информации в Интернете. Теоретически для создания можно использовать обычные тек- стовые редакторы и процессоры, а также некоторые из графических редакторов векторной графики, но Web-редакторы обладают рядом полезных функций, повы- 2.3. Состав вычислительной системы 57 шающих производительность труда Web-дизайнеров. Программы этого класса можно также эффективно использовать для подготовки электронных документов и мультимедийных изданий. Браузеры (обозреватели, средства просмотра Web). К этой категории относятся программные средства, предназначенные для просмотра электронных документов, выполненных в формате HTML (документы этого формата используются в качестве Современные браузеры воспроизводят не только текст и графику. Они могут воспроизводить музыку, человеческую речь, обеспечивать прослуши- вание радиопередач в Интернете, просмотр видеоконференций, работу со службами электронной почты, с системой (групп новостей) и многое другое. |