Урок №3. Программное обеспечение компьютера.
Программное обеспечение (англ, software — «мягкое оборудование») — это программы, выполняющие ввод, обработку и вывод данных.
Выделяют три вида программного обеспечения: прикладные программы у системные программы и системы программирования.
Всех, кто работает с компьютерами, можно разделить на пользователей, системных администраторов и программистов. Пользователи решают свои задачи с помощью прикладных программ. Задача системных администраторов — настроить системное и прикладное ПО так, чтобы пользователи смогли нормально работать. Программисты создают новые программы с помощью систем программирования (инструментальных средств).
До недавнего времени программное обеспечение было «привязано» к определённой операционной системе (ОС). Например, некоторые программы работают только под управлением Windows, а другие — только под управлением Linux. В последние годы появились средства программирования, которые позволяют создавать так называемые кроссплатформенные программы, работающие в разных операционных системах. Чаще всего они разрабатываются на основе специальных библиотек, например Qt (qt-project.org), GTK+ (gtk.org) и др. Эти библиотеки предоставляют программисту набор готовых функций для выполнения различных операций (например, для создания графического интерфейса). При этом все различия между операционными системами скрыты внутри библиотек, так что удаётся построить исполняемую программу для другой платформы без изменения её исходного кода.
Сейчас разработаны специальные программные средства, с помощью которых можно в одной операционной системе запускать программы, написанные для другой. Например, среда Wine (www.winehq.org) для Linux позволяет запускать программы, написанные для Windows. Среды типа VirtualBox (www.virtualbox. org) и VMware (vmware.com) дают возможность запустить на одном компьютере одновременно несколько операционных систем в разных «виртуальных машинах». Например, под управлением Windows в одном окне может работать виртуальная Linux-машина, а в другом — виртуальная машина с операционной системой macOS.
Часто термин «программное обеспечение» понимают в широком смысле как целую отрасль, включающую все этапы разработки программ, в том числе тестирование (проверку программ, поиск ошибок) и разработку документации.
Системное программное обеспечение включает в себя операционную систему и сервисные программы.
Операционная система — это комплекс программ, обеспечивающих согласованное функционирование всех устройств компьютера и предоставляющих пользователю доступ к ресурсам компьютера.
В настоящее время наиболее распространёнными ОС для персональных компьютеров являются Windows, Mac OS и Linux, для смартфонов, планшетов и других мобильных устройств — Android, iOS, Windows Phone.
Рассмотрим основные функции, выполняемые ОС современного компьютера.
Управление устройствами. Для обеспечения согласованного функционирования аппаратного обеспечения компьютера в состав ОС входят драйверы — специальные программы, управляющие работой подключённых к компьютеру внешних (периферийных) устройств. С помощью этих программ осуществляется контроль за нормальным функционированием оборудования, обеспечивается реакция на возникающие ошибки и аварийные ситуации.
Управление процессами. Программу, выполняемую на компьютере в текущий момент, принято называть процессом. Даже когда мы просто ищем информацию в сети Интернет, компьютер производит незаметные для нас операции по контролю за состоянием устройств, по защите от вирусов и т. д.
Современные операционные системы, планируя работы и распределяя ресурсы, обеспечивают возможность параллельной обработки нескольких процессов. Это свойство ОС называется многозадачностью.
Пользовательский интерфейс. Современные операционные системы обеспечивают диалог пользователя с компьютером на базе графического интерфейса.
Работа с файлами. Организацию хранения информации и обеспечение доступа к ней обеспечивает подсистема ОС, называемая файловой системой.
К сервисным программам или утилитам относят различные программы, выполняющие некоторые дополнительные услуги системного характера: обслуживание дисков (проверка, восстановление, очистка диска др.), архивирование файлов, защита от вирусов и многие другие.
Архиваторы — это специальные программы, осуществляющие сжатие программ и данных. Архиваторы обеспечивают уменьшение объёма хранимой информации, а значит, экономию места на диске и сокращение времени копирования этой информации, что особенно важно при пересылке информации по сети Интернет.
Комплекс программных средств, предназначенных для разработки новых программ, называют системой программирования или интегрированной средой разработки.
Рассмотрим основные компоненты, входящие в состав большинства систем программирования.
Известно ли вам, что первым в мире программистом считается англичанка Ада Лавлейс (1815- 1852)? Она выполнила детальное описание вычислительной машины, проект которой был разработан Чарльзом Беббиджем, и составила первую программу для этой машины. Именно Ада Лавлейс ввела в употребление термины «цикл» и «рабочая ячейка».
Специализированный текстовый редактор позволяет программисту набрать и отредактировать текст программы на языке программирования высокого уровня. Для удобства ключевые слова языка программирования в текстовом редакторе могут выделяться различными цветами либо начертаниями шрифта.
Компьютер хранит и обрабатывает информацию, представленную в двоичных машинных кодах. Для перевода программы, написанной на языке высокого уровня, в машинные коды в состав систем программирования включены специальные программы — трансляторы. Существует два типа трансляторов: интерпретаторы и компиляторы.
Интерпретатор обрабатывает и исполняет команды программы последовательно, от оператора к оператору. При использовании интерпретатора, при каждом запуске программы она заново переводится в машинные коды.
Компилятор обрабатывает весь текст программы, преобразовывая его в машинный код и строя исполняемый файл, готовый к запуску. После того как программа откомпилирована, ни текст программы, ни компилятор уже не нужны.
Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.
Проведите аналогию между работой программ-трансляторов (интерпретатора и компилятора) и профессиональных переводчиков, выполняющих синхронный и письменный перевод.
Любая система программирования включает библиотеки стандартных подпрограмм, которые можно вызвать из вновь разрабатываемой программы. Разные части (модули) создаваемой программы и используемые в ней стандартные подпрограммы собираются в единый исполняемый файл с помощью такого элемента системы программирования, как компоновщик.
Важным этапом в разработке новой программы является её отладка — обнаружение и исправление возможных ошибок. Инструмент для поиска ошибок в новой программе называется отладчиком. Отладчик позволяет управлять процессом исполнения программы, определять место и вид ошибок в программе, наблюдать за изменением значений переменных и выражений.
Системы программирования позволяют облегчить работу программистов и сократить время на разработку сложных программ.
Программы, с помощью которых пользователь может работать с разными видами информации, не прибегая к программированию, принято называть прикладными программами или приложениями.
Можно выделить приложения общего и специального назначения.
Приложения общего назначения требуются практически каждому пользователю для работы с разными видами информации. К приложениям общего назначения относятся: текстовые редакторы и процессоры; графические редакторы и пакеты компьютерной графики; табличные процессоры; редакторы презентаций, аудио- и видеоредакторы; системы управления базами данных; браузеры, почтовые программы и др.
Как правило, пользователь, приобретая компьютер, устанавливает на нём так называемый офисный пакет программ, включающий основные приложения общего назначения. Наибольшее распространение получили такие офисные пакеты, как Microsoft Office (для операционных систем Windows и Mac OS) и OpenOffice (для операционных систем Windows и Linux).
С любого компьютера, имеющего выход в Интернет, может быть доступен онлайн-офис, независимо от того, какую операционную систему этот компьютер использует.
Онлайн-офис — это набор веб-сервисов, включающий в себя все основные компоненты традиционных офисных пакетов: текстовый редактор, электронные таблицы, редактор презентаций и др. Самый известный онлайн-офис — Google Docs.
Приложения специального назначения предназначены для профессионального применения квалифицированными пользователями в различных сферах деятельности. Это: настольные издательские системы, бухгалтерские программы, системы автоматизированного проектирования (САПР), программы компьютерного моделирования, математические пакеты, геоинформационные системы (ГИС) и другие программы.
При этом границы между группами этих программ достаточно условны. По мере совершенствования интерфейсов многие программы, первоначально ориентированные на профессионалов в той или иной области, начинают широко использоваться любителями. В первую очередь это ГИС, программы компьютерного моделирования, математические пакеты и др.