По области использования можно выделить три класса программных продуктов: системное программное обеспечение, пакеты прикладных программ, инструментарий технологии программирования.

Системное программное обеспечение – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ. Данный класс программных продуктов тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Структура системного программного обеспечения показана на рис. 5.1.

Базовое программное обеспечение, как правило, поставляется вместе с компьютнром, а сервисное может быть приобретено дополнительно.

Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ и вычислительными ресурсами ЭВМ. На сегодняшний день для ПК все более широкое применение получает многозадачная (несколько параллельно выполняемых прикладных процессов) операционная система Windows XP. Операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами дисковой операционной системы. Примерами операционных оболочек являются Norton Commander и Norton Navigator. Сетевые операционные системы – комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Наиболее перспективной является многопользовательская и многозадачная операционная система Unix.

Сервисные программы являются расширением базового программного обеспечения и часто называются утилитами. Утилиты – программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров. Наиболее важные из них обсуждаются в разделе 5.4.

Пакеты прикладных программ (ППП) – комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области. Предметная (прикладная) область – совокупность связанных между собой функций (задач управления), с помощью которых достигается выполнение поставленных целей. Примерная классификация ППП представлена на рис. 5.2.

К проблемно-ориентированным относятся ППП одинакового функционального назначения (типовые функции управления, структур данных и алгоритмов обработки): автоматизированного бухгалтерского учета, финансовой деятельности, кадровый учет, управления производством, банковские информационные системы и т.п. Для подобного класса программ высоки требования к оперативности обработки данных.

ППП автоматизированного проектирования предназначены для поддержания работ, связанных с разработкой чертежей, схем, графическим моделированием и конструированием, созданием иллюстраций и мультфильмов. Широко используются такие продукты, как AutoCAD, Auto Vision.

Методо-ориентированные ППП обеспечивают независимо от предметной области и функций информационных систем математические (Mathematica, MathCAD, Matlab и др.), статистические (SAS, SPSS, SYSTAT и др.) и другие методы решения задач.

Офисные ППП обеспечивают организационное управление деятельностью офиса:

· органайзеры (планировщики) (Project, Lotus Organizer и др.) – для планирования рабочего времени, составления протоколов встреч, расписаний, ведения записной и телефонной книжки;

· программы-переводчики, средства проверки орфографии и распознавания текста (Stylus Lingo Office и др.);

· коммуникационные ППП (Netscape Collabra Share и др.) – для организации взаимодействия с удаленными абонентами или информационными ресурсами сети.

ППП общего назначения поддерживают преимущественно информационные технологии конечных пользователей:

· настольные системы управления базами данных (Access, Paradox и др.) обеспечивают организацию и хранение локальных баз данных на автономно работающих компьютерах или на файл-сервере и сетевой доступ к ним;

· серверы баз данных (Oracle, Microsoft SQL Server и др.) предназначены для создания и использования при работе в сети интегрированных баз данных в архитектуре клиент-сервер;

· генераторы (серверы) отчетов (Crystal Info, Profit и др.) – обеспечивают реализацию запросов и формирование отчетов в печатном или экранном виде в условиях сети с архитектурой клиент-сервер;

· текстовые процессоры (Word, AmiPro и др.) – автоматическое форматирование документов, вставка рисованных объектов и графики, составление оглавлений и указателей, проверка орфографии, шрифтовое оформление, подготовка шаблонов документов;

· табличные процессоры (Excel, Lotus, Quattro Pro) – средства деловой графики, специализированная обработка (встроенные функции, работа с базами данных, статистическая обработка данных и др.);

· средства презентационной графики (PowerPoint, AutoDesk Animator Pro и др.) – для создания изображений и их показа на экране, подготовки слайд-фильмов, мультфильмов, видеофильмов, их редактирования, определения порядка следования изображений;

· интегрированные пакеты (Microsoft Office, Borland Office и др.) – набор нескольких программных продуктов, функционально дополняющих друг друга, поддерживающих единые информационные технологии, реализованные на общей вычислительной и операционной платформе. Компоненты интегрированных пакетов (системы управления базами данных, текстовый и табличный процессоры, органайзер, средства поддержки электронной почты, программы создания презентаций, графический редактор) могут работать изолированно друг от друга, но достоинства интегрированных пакетов проявляются при их разумном сочетании друг с другом.

Программные средства мультимедиа (Impressionists Collection, Mozart и др.) предназначены для создания и использования аудио- и видеоинформации с целью расширения информационного пространства пользователя. Программные продукты данного класса широко применяются в сфере библиотечного информационного обслуживания, процессе обучения, организации досуга и составляют основу для прикладных обучающих систем, компьютерных игр.

Системы искусственного интеллекта (Интерэксперт, Guru) реализуют отдельные функции интеллекта человека. Основными компонентами этих систем являются база знаний, интеллектуальный интерфейс с пользователем и программа логических выводов. Интеллектуальный интерфейс, как правило, включает диалоговый процессор на естественном языке; планировщик, преобразующий описание задачи в программу решения на основе информации базы знаний; монитор, осуществляющий управление компонентами интерфейса. Разработка систем искусственного интеллекта идет по следующим направлениям:

- программы-оболочки для создания экспертных систем путем наполнения баз знаний и правил логического вывода;

- готовые экспертные системы для принятия решений в рамках определенных предметных областей;

- системы анализа и распознавания речи и др.

Настольные издательские системы (PageMaker, CorelDraw, Photoshop и др.) включают программы, обеспечивающие информационную технологию компьютерной издательской деятельности: форматирование и редактирование текстов, автоматическую разбивку текста на страницы, создание заголовков, компьютерную верстку печатной страницы, монтирование графики, подготовку иллюстраций и т.п.

Инструментарий технологии программирования – программные продукты поддержки (обеспечения) технологии программирования. Структура инструментария технологии программирования представлена на рис. 5.3.

Средства для создания приложений – совокупность языков и систем программирования, а также различные программные комплексы для отладки и поддержки создаваемых программ.

Язык программирования – формальный язык для описания алгоритма решения задачи на компьютере. Языки программирования по синтаксису образования их конструкций можно условно разделить на следующие классы:

- машинные (машинные коды), воспринимаемые аппаратной частью ЭВМ;

- машинно-ориентированные (ассемблеры), отражающие структуру конкретного типа процессора;

- алгоритмические (Паскаль, Си и др.), отражающие структуры алгоритма и не зависящие от типа процессора;

- проблемно-ориентированные (Лисп, Симула и др.), предназначенные для решения задач определенного класса.

Для создания программы на выбранном языке программирования нужно иметь следующие компоненты:

· транслятор – программа, автоматически преобразующая исходный текст в промежуточный объектный код (двоичный файл с расширением .obj). Трансляция может выполняться с использованием компиляторов или интерпретаторов. Компилятор полностью обрабатывает весь текст программы, отыскивает синтаксические и семантические (смысловые) ошибки и при их отсутствии генерирует объектный код. Интерпретатор анализирует структуру каждого очередного оператора языка и затем сразу его исполняет. Нередко компилятор выполняет оптимизацию, в результате чего законченная программа работает в сотни раз быстрее программы, выполняемой с помощью интерпретатора;

· редактор связей (компоновщик) – программа, связывающая объектные модули (объектные коды отдельных исходных текстовых файлов большой программы) и добавляющая к ним машинные коды подпрограмм, реализующих различные стандартные функции. На выходе компоновщика формируется исполнимый код, который можно запустить на любом компьютере, где установлена операционная система, для которой эта программа создавалась. Как правило, итоговый файл имеет расширение .ехе или .com.

Инструментальная среда пользователя представлена специальными средствами: библиотека функций, макрокоманды и многое другое.

Интегрированные системы программирования предназначены для повышения производительности труда программистов. Они включают в себя:

- текстовый редактор, где ключевые слова и идентификаторы выделяются разными цветами и шрифтами и, кроме того, автоматически проверяется правильность синтаксиса программы непосредственно во время ее ввода;

- компилятор, редактор связей и библиотеки функций;

- отладчик, который позволяет анализировать работу программы во время ее выполнения с целью обнаружения и устранения ошибок. С его помощью можно последовательно выполнять отдельные операторы исходного текста по шагам, наблюдая при этом, как меняются значения различных переменных.

В интегрированных системах все этапы создания программы автоматизированы: после того как исходный текст введен, его компиляция и сборка выполняются одним нажатием клавиши.

CASE-технология – программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем. Основное достоинство CASE-технологии – поддержка коллективной работы над проектом за счет возможности работы в локальной сети разработчиков, экспорта/импорта любых фрагментов проекта, организационного управления проектом. Средства CASE-технологий делятся на две группы:

· встроенные в систему реализации – все решения по проектированию и реализации привязаны к выбранной системе управления базами данных;

· независимые от системы реализации – все решения по проектированию ориентированы на унификацию разрабатываемых алгоритмов и программ и средств их документирования, что обеспечивает большую гибкость в выборе средств реализации.

Файловая система

5.3.1. Понятие файла.

В качестве единицы хранения информации принят объект переменной длины, называемый файлом. Файл – логически связанная совокупность данных или программ, для размещения которых в памяти выделяется именованная область. Файл характеризуется полным именем, объемом в байтах, датой и временем создания (изменения) и атрибутами.

В DOS имя файла образуется не более чем из 8 символов. Допустимы буквы только латинского алфавита, с одной из которых рекомендуется начинать имя. Запрещены символы «.», «*», «?», «:», «;», «,». В Windows имя файла может содержать до 256 символов любого алфавита. Желательно, чтобы имя отражало смысловое содержание файла. Полное имя более подробно характеризует файл и образуется из имени файла и типа (расширения), разделенных точкой (между именем и типом пробелы недопустимы). Расширение имени служит для характеристики хранящейся в файле информации и образуется не более чем из 3 букв только латинского алфавита.

При работе с группой файлов пользуются шаблоном (маской) имени. Маска имени файла – специальная форма, в которой в полях имени и типа файла используются символы-заменители «*» и/или «?». Символ «*» служит для замены любой последовательности символов. В поле имени и типа может быть использовано по одному символу «*». Символ «?» служит для замены одного символа. В маске может быть использовано несколько таких символов.

Атрибуты – это дополнительные параметры, определяющие свойства файлов. Установка атрибута «Только для чтения» означает, что файл не предназначен для внесения изменений. Атрибут «Скрытый» сигнализирует операционной системе о том, что данный файл не следует отображать на экране при проведении файловых операций. Это мера защиты против случайного (умышленного или неумышленного) повреждения файла. Атрибут «Системный» назначается файлам, обладающим важными функциями в работе самой операционной системы. Средствами операционной системы его изменить нельзя. Атрибут «Архивный» в настоящее время значения не имеет.

С понятием файла в MS DOS тесно связано понятие логического диска. Логический диск создается и управляется специальной программой (драйвером). Он имеет уникальной имя в виде одной латинской буквы C, D, E, F и т.д. Логический диск может реализовываться на жестком диске, гибком диске, на CD-ROM, в оперативной памяти (электронный диск) и т.п. На одном физическом диске может быть создано несколько логических дисков. В дальнейшем изложении под диском понимается логический диск.

5.3.2. Организация доступа к файлу.

Доступ – процедура установления связи с памятью и размещенным в ней файлом для записи или чтения данных.

Хранение файлов организуется в иерархической структуре, которая в данном случае называется файловой структурой. В качестве вершины структуры служит имя носителя, на котором сохраняются файлы. Далее файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Верхним уровнем вложенности иерархической структуры является корневой каталог (папка) диска. Признак объединения файлов в каталоги (папки) определяется их создателем (пользователем). Правила присвоения имени каталогу ничем не отличаются от правил присвоения имени файлу, хотя негласно для каталогов не принято задавать расширения имен. Файл или каталог могут быть зарегистрированы с одним и тем же именем в разных каталогах, но в одном и том же каталоге только один раз.

Различают два состояния каталога (папки) – активное и пассивное. Активный (текущий) каталог (папка) – каталог (папка), в котором (которой) работа пользователя производится в текущее машинное время. Пассивный каталог (папка) – каталог (папка), с которым (которой) в данный момент времени не имеется связи.

В иерархических структурах данных адрес объекта задается маршрутом (путем доступа), ведущим от вершины структуры к объекту. В данном случае доступ к файлу можно организовать следующим образом:

- если имя файла зарегистрировано в текущем каталоге (папке), то достаточно для доступа к файлу указать только его имя;

- если имя файла зарегистрировано в пассивном каталоге (пассивной папке), то, находясь в текущем (текущей) каталоге (папке), следует перечислить имена каталогов (папок) в порядке их следования к нужному каталогу (нужной папке).

При записи пути доступа к файлу, проходящего через систему вложенных каталогов (папок), все промежуточные каталоги (папки) разделяются между собой символом «\» (обратный слеш). Таким образом, правило записи пути доступа к файлу имеет вид:

<имя носителя>:\<имя каталога (папки) 1>\ ... \<имя каталога (папки) N>\<полное имя файла>.

Описанный принцип организации доступа к файлу через каталог (папку) является основой файловой системой. Файловая система – часть операционной системы, управляющая размещением и доступом к файлам и каталогам (папкам) на диске.