Какую подсистему включает система программное обеспечение

Обновлено: 01.06.2024

Software – это программная оболочка вычислительных устройств: компьютеров, игровых консолей, смартфонов и прочей электроники. В её состав входят операционные системы, приложения, драйверы, службы, руководства со справочной информацией к ним. В публикации рассмотрим одну из разновидностей software – системное программное обеспечение (СПО): что такое, состав, разновидности, особенности. Приведём примеры такого программного обеспечения (ПО), разберёмся с назначением.

Виды программного обеспечения компьютеров

В основу функционирования компьютера положен программный принцип работы компьютера, суть которого заключается в выполнении машиной заранее заложенных в неё алгоритмов. Вычислительная система работает строго по заданной программе, совокупность которых называется программным обеспечением или конфигурацией. Между её составляющими организовано взаимодействие, информационный обмен. Одни приложения опираются на полученные из иных (преимущественно работающих на более низком уровне) данные. Для организации каналов и принципов обмена информацией между ними создаётся программный интерфейс. Он распределяет ПО на уровни, которые можно представить в виде пирамиды.

ПО состоит из следующих уровней (начиная из самого низкого).

Базовый. Являются составляющей основного оборудования (материнская плата, видеокарта, процессор). Записывается в специальные микросхемы – постоянно запоминающие устройства – путём прошивки на финальном этапе производственного процесса. Если нужно изменять содержимое памяти, применяются перепрограммируемые запоминающие устройства, подлежащие перепрошивке или обновлению микрокода. Пример – микропрограмма BIOS/UEFI.
Системный. Отвечает за взаимодействие прикладных приложений с базовыми и самим аппаратным комплексом.
Служебный. Организовывает работу всех трёх уровней ПО. К служебным приложениям относятся утилиты, выполняющие настройку, автоматизацию управления ПК.
Прикладной. Комплекс для решения задач пользователя. При разработке применяется прикладное программирование – это процесс создания, тестирования и отладки ПО для конечного пользователя.

Иногда выделяют инструментальное программное обеспечение – платформы, средства для разработки приложений.

Системное программное обеспечение (ПО): что это

Системное программное обеспечение – это сложный комплекс, обеспечивающий взаимодействие между компонентами вычислительной машины, управление ими. Выполняет роль интерфейса между пользователем и аппаратурой. Нужно для организации функционирования компьютера, взаимодействия человека с ним, распределения и управления аппаратным ресурсами.

Разрабатывается, как правило, для ряда однотипных или аналогичных вычислительных систем. Это позволяет реализовать типовые функции, применяемые во многих случаях: работа с файловой системой, управление приложениями, взаимодействие с периферийными устройствами.

Состав

Операционные системы (ОС) – сложный программный комплекс для организации доступа пользователя к аппаратуре, управления железом. Выступает посредником между устройствами, микроархитектурой ПК и прикладным ПО.
Драйверы оборудования – библиотеки, организовывающие доступ к устройствам, управление ими, взаимодействие оборудования с приложениями и операционной системой.
Загрузчики – микропрограмма, загружающая исполняемый код в оперативную память.
Трансляторы – превращают исходный код в исполняемый. Иногда относятся к инструментальному ПО.
Сервисные утилиты, командные оболочки – служебное ПО, рассчитанное на обслуживание компьютера, оптимизацию, повышение безопасности и надёжности его работы.
Системные службы (сервисы) – автоматически выполняемые ОС приложения со специализированными функциями.
Операционные оболочки (shell) – среда для взаимодействия пользователя с ОС, упрощения отправки ей управляющих команд посредством командной строки (CLI) либо графического интернета (GUI).

Иногда к системному ПО причисляют промежуточное – обычно обеспечивает единый программный интерфейс.

Вы знаете, что такое софт в компьютере – это программная оболочка, совокупность всех приложений, нужных для работы вычислительной машины: операционная система, драйверы, прикладное, системное, базовое ПО.

Функции СПО

Управление аппаратурой на всех этапах работы компьютера.
Предоставление доступа пользовательским приложениям к аппаратным ресурсам.
Гарантия защиты, конфиденциальности и надёжности хранения информации.
Организация доступа ко внешним ресурсам – локальным и глобальным сетям, периферийным устройствам.
Предоставление платформы для разработки ПО.
Проведение диагностики и тестирования комплектующих.
Распределение доступа к памяти и процессорному времени.

Каждую функцию можно разделить на множество мелких.

Примеры системного программного обеспечения

Операционные системы: Windows 10, Linux Ubuntu, Mac OS.
Операционные оболочки: текстовые – командная строка, PowerShell, Терминал; графические – Total Commander, Проводник.
Загрузчики – Grub, SysLinux – используется в ОС семейства Linux, Windows Boot Manager и NTLDR – применяется для запуска Windows.
Сервисные утилиты – многие входят в состав операционных систем, например, средство для дефрагментации и тестирования дисков, диагностики памяти.
Системные сервисы – службы управления сетями, аудио, обеспечения безопасности.

Расскажите, в чем заключена суть программного принципа работы вычислительного устройства – компьютера, смартфона. Назовите основные функции и классификацию СПО.

Для поддержания работоспособности и повышения скорости обработки информации используются специализированные программы или системное программное обеспечение компьютера. Правильная работа с этими утилитами позволит избежать попадания техники в сервисный центр, поскольку их услуги далеко не дешевые. Чтобы сэкономить деньги, необходимо знать основную классификацию и назначение, а затем из этого списка выделить только необходимое.

Общие сведения

Системное программное обеспечение (СПО) — совокупность программ с узкой специализацией, направленной на взаимосвязь между физическими устройствами, управление компьютером, поддержание его в рабочем состоянии. Занимается его разработкой системный программист. Основные функции системного ПО в информатике:

Поддержание эффективной работы какой-либо вычислительной системы.
Разворачивание на компьютере или в сетевом окружении среды для работы прикладного программного обеспечения.
Выполнение фоновых процессов работы с файловой системой, защиты данных от утечки, проверка на наличие вредоносных скриптов и вирусов.
Осуществление диагностики и предотвращения выхода из строя аппаратной части персонального компьютера, ноутбука и другого цифрового устройства.
Взаимосвязь физических устройств и преобразование их в логические.

В первом случае применяются специальные утилиты. Они могут входить в состав самой операционной системы или устанавливаться из других источников. Во втором случае разворачивание осуществляется при помощи операционной системы, т. е. программы-оболочки в которой может работать любое программное обеспечение (ПО).

Третья функция осуществляет работу над элементами файловой системы, т. е. каталогами и файлами. Их можно перемещать в другие места, копировать, удалять, изменять и т. д. Кроме того, существует определенная группа, называемая архиваторами. Последние позволяют значительно уменьшать размеры файлов, подготавливать любую единицу данных (картинок, документов и т. д. ) к рассылке в интернете.

Четвертая функция обеспечивает защиту важной информации от злоумышленников, которые стремятся получить пароли от электронной почты, платежных систем и других важных данных для конкретного пользователя.

Любая операционная система (ОС) работает не с физическим устройством, а с его логическим представлением. Для этого применяется базовая система ввода-вывода (BIOS), обеспечивающая взаимосвязь между компонентами вычислительной системы.

Классификация системных программ

Специалисты в IT-сфере считают, что СПО можно условно разделить на 3 типа. К ним относятся:

Базовое.
Операционные системы.
Сервисные программы (утилиты).

Вторая группа — операционные системы. Это специальные программы-оболочки, разворачивающие соответствующую среду для обмена информацией между аппаратной частью компьютера и клиентом. Все команды последнего переводятся на специальный машинный язык, а затем обратно.

Для постоянного поддержания оптимального быстродействия ОС применяются утилиты. Они являются внешним программным обеспечением, хотя некоторые из них входят в состав самой ОС (проверка, дефрагментация диска). Однако специалисты рекомендуют настоятельно не использовать встроенные средства обслуживания системы, а применять только профессиональные.

Чтобы понять принцип работы СПО, необходимо рассмотреть каждый из компонентов более подробнее. Кроме того, понимание всех процессов, происходящих в вычислительной системе, поможет быстро определить неисправность.

Базовое ПО

Основной частью базового ПО является BIOS. Она записывается в специальную микросхему ПЗУ, находящуюся на материнской плате, и выполняет следующие функции:

Поддержку аппаратной конфигурации и назначение соответствующих прерываний.
Инициализацию установленного железа и считывание его настроек при включении компьютера.
Передачу управления ОС.

При включении персонального компьютера (ПК) управление передается программе, вшитой в микросхему BIOS. Она выполняет проверку оборудования, установленного на ЭВМ (электронно-вычислительную машину). Каждому компоненту назначается определенное прерывание, по которому и происходит его идентификация в системе.

Программа в микросхеме генерирует импульс для тестового запуска того или иного устройства. Если получен соответствующий двоичный код от тестируемого компонента, значит, последний успешно прошел диагностику. С самого начала тест-сигнал посылается на основные элементы ПК, т. е. микропроцессор (CPU), оперативную память (RAM), видеопроцессор (GPU) и контроллер жесткого диска. Когда одно из основных устройств не прошло тестирование, работа ПК прекращается и выдается соответствующий кодовый сигнал через динамик-пищалку.

Одной из полезных настроек является установка очередности загрузки устройств. Функция необходима для установки порядка загрузки и выбора носителя для ее инсталляции. Специалисты рекомендуют устанавливать носитель с установленной ОС на первое место, а другие отключить.

Операционная система

Это основные критерии, которым должна удовлетворять каждая ОС. Для выбора последней нужно ознакомиться с основными видами и характеристиками.

Виды и характеристики

Для работы на персональном компьютере можно использовать несколько видов ОС, основные характеристики которых существенно отличаются между собой. Они условно могут делиться на 3 группы:

Первая платформа является оптимальным решением для любых ПК и портативных устройств, поскольку отличается не только функциональностью, но и высокими требованиями к безопасности. Для нее практически не пишется опасное вредоносное ПО, данные пользователя надежно защищены. Кроме того, освоить ее довольно просто, поскольку существует множество модификаций с понятным интерфейсом. Для входа в систему предусмотрен пароль, который невозможно обойти.

Самыми ненадежными являются Windows-системы. Для этого вида необходимо подбирать соответствующее ПО для защиты персональной информации, а также от вредоносных программ и взлома со стороны киберпреступников. Последние могут легко получить важные данные об электронных кошельках, а затем их взломать.

В ОС существует возможность входа по паролю, однако его довольно легко взломать. Распространенной ошибкой новичков при инсталляции Windows является отсутствие пароля на аккаунте администратора, который просто не указывают. В результате этого злоумышленник может получить доступ ко всем данным пользователя, войдя в админскую учетную запись.

Следует отметить, что MAC и LINUX имеют UNIX-ядро, т. е. структуру файловой системы, конфигурацию и модульные процедуры выполнения запросов. Этот подход к архитектуре позволяет существенно увеличить скорость работы, достигнуть высокого уровня безопасности, а также правильно управлять ресурсами при выполнении нескольких процессов.

Драйвера и многозадачность

Следует отметить, что только OC UNIX-платформ обладают многозадачностью. Хотя в некоторых источниках указано, что Windows способна правильно распределять ресурсы при вычислительном процессе. Последнее — ошибочное утверждение, поскольку работа программ выполняется по одному экземпляру с последующим переключением между вычислительными потоками. IT-специалисты называют Windows — ОС с ложной многозадачностью.

Специальные утилиты

Программы-утилиты чаще всего применяются для Windows-платформ, которые не отличаются стабильностью работы и безопасностью. Для правильного их подбора необходимо кратко ознакомиться с функциями, которые они должны выполнять. По функционалу можно перечислить такие группы утилит:

Защита от вирусов и другого вредоносного ПО.
Оптимизация файловой системы.
Чистка и дефрагментация реестра.
Удаление ненужных данных.
Настройка системы.
Шифрование данных.
Корректное удаление установленных программ.

К первой группе можно отнести все антивирусы. Для выбора оптимального программного продукта необходимо воспользоваться различными интернет-ресурсами, на которых тестируется соответствующее ПО. Примеры антивирусов, обладающих хорошими характеристиками, являются продукты лаборатории Касперского и Евгения Рошаля (Dr. Web).

Другие типы утилит выбираются по такому же принципу, как и антивирусы. Некоторые программные модули могут включать сразу несколько функций. Например, Advanced System Care состоит из компонентов, отвечающих за безопасность, работу с файловой системой и реестром, а также модуля, отвечающего за корректное удаление программ.

Таким образом, системные программы позволяют не только осуществлять диалог клиента и ЭВМ, а также сохранять важные данные и поддерживать работоспособность вычислительной системы на высоком уровне.

Программное обеспечение (ПО) компьютерных информационных систем входящее в состав обеспечивающих подсистем, (ИС) является их необходимой составляющей. В целом программное обеспечение представляет собой набор программ, функция которых заключается в решении на компьютере определенных задач. Без соответствующего программного обеспечения функционирование даже идеально разработанной системы невозможно, поскольку ее смысл полностью теряется.

Информационная система–это взаимосвязанная совокупность информационных, технических, математических, программных, организационных, правовых, экономических, лингвистических, технологических и других средств, а также персонала, предназначенная для сбора, обработки, хранения и выдачи информации и принятия управленческих решений.

Информационные системы включают:

1.2 Стадии разработки. (ГОСТ 19.102-77).

Настоящий стандарт устанавливает стадии разработки программ и программной документации для вычислительных машин, комплексов и систем независимо от их назначения и области применения. Далее перечислим все стадии разработки ПО:

1. Техническое задание, это один из самых важных и основных этапов в разработке ПО, так как в нем происходит обоснование необходимости разрабатываемого ПО, научно – исследовательские работы, разработка и утверждение технического задания.

2. Эскизный проект, данный проект включает в себя: разработку эскизного проекта, после чего следует его утверждение.

3. Технический проект, данный проект так же как и эскизный включает в себя разработку и его утверждение.

4. Рабочий проект, тоже один из самых важных и сложных этапов в разработки ПО, так как он включает в себя: разработку и тестирование ПО, разработку программной документации, испытание разрабатываемого ПО.

5. Внедрение, подготовка и передача программы.

Допускается исключать вторую стадию разработки, а в технически обоснованных случаях - вторую и третью стадии. Необходимость проведения этих стадий указывается в техническом задании.Допускается объединять, исключать этапы работ и (или) их содержание, а также вводить другие этапы работ по согласованию с заказчиком.

1.3 Техническое задание. ( ГОСТ 19.201-78).

Настоящий стандарт устанавливает порядок построения и оформления технического задания на разработку программы или программного изделия для вычислительных машин, комплексов и систем независимо от их назначения и области применения.

Стандарт полностью соответствует СТ СЭВ 1627-79.

1. Техническое задание оформляют в соответствии с ГОСТ 19.106-78 на листах формата 11 и 12 по ГОСТ 2.301-68, как правило, без заполнения полей листа. Номера листов (страниц) проставляются в верхней части листа над текстом.

2. Лист утверждения и титульный лист оформляют в соответствии с ГОСТ 19.104-78.

Информационную часть (аннотацию и содержание), лист регистрации изменений допускается в документ не включать.

3. Для внесения изменений или дополнений в техническое задание на последующих стадиях разработки программы или программного изделия выпускают дополнение к нему. Согласование и утверждение дополнения к техническому заданию проводят в том же порядке, который установлен для технического задания.

4. Техническое задание должно содержать следующие разделы:

2. основания для разработки;

3. назначение разработки;

4. требования к программе или программному изделию;

5. требования к программной документации;

6. технико-экономические показатели;

7. стадии и этапы разработки;

8. порядок контроля и приемки;

9. в техническое задание допускается включать приложения.

В зависимости от особенностей программы или программного изделия допускается уточнять содержание разделов, вводить новые разделы или объединять отдельные из них.

1. Требования к функциональным характеристикам;

1.1 Требования к составу выполняемых функций

1.2 Требования к организации входных данных

1.3 Требования к организации выходных данных

1.4 Требования к временным характеристикам

2. Требования к надежности;

3. Условия эксплуатации;

4. Требования к составу и параметрам технических средств;

5. Требования к информационной и программной совместимости;

6. Требования к маркировке и упаковке;

7. Требования к транспортированию и хранению;

8. Специальные требования.

Применение структурного подхода в анализе требований.

Сущность структурного подхода к разработке ИС заключается в ее декомпозиции (разбиении) на автоматизируемые функции: система разбивается на функциональные подсистемы, которые в свою очередь делятся на подфункции, подразделяемые на задачи и так далее. Процесс разбиения продолжается вплоть до конкретных процедур. При этом автоматизируемая система сохраняет целостное представление, в котором все составляющие компоненты взаимоувязаны.

Методы структурного анализа и проектирования стремятся преодолеть сложность больших систем путем расчленения их на части ("черные ящики") и иерархической организации этих черных ящиков. Выгода в использовании черных ящиков заключается в том, что их пользователю не требуется знать, как они работают, необходимо знать лишь его входы и выходы, а также его назначение (т.е. функцию, которую он выполняет).

Для понимания сложной системы недостаточно разбиения ее на части, необходимо эти части организовать определенным образом, а именно в виде иерархических структур. Структурные методы широко используют графические нотации, также служащие для облегчения понимания сложных систем.

Все методологии структурного анализа базируются на ряде общих принципов, часть из которых регламентирует организацию работ на начальных этапах ЖЦ, а часть используется при выработке рекомендаций по организации работ. В качестве двух базовых принципов используются следующие: принцип "разделяй и властвуй" и принцип иерархического упорядочивания. Первый является принципом решения трудных проблем путем разбиения их на множество меньших независимых задач, легких для понимания и решения. Второй принцип в дополнение к тому, что легче понимать проблему если она разбита на части, декларирует, что устройство этих частей также существенно для понимания. Понимание проблемы резко облегчается при организации ее частей в древовидные иерархические структуры, т.е. система может быть понята и построена по уровням, каждый из которых добавляет новые детали.

RAD-технология.

RAD (Быстрая разработка приложений) — концепция создания средств разработки программных продуктов, уделяющая особое внимание быстроте и удобству программирования, созданию технологического процесса, позволяющего программисту максимально быстро создавать компьютерные программы.

Технология RAD обеспечивает:

-быстроту продвижения программного продукта на рынок;

-интерфейс, устраивающий пользователя;

-легкую адаптируемость проекта к изменяющимся требованиям;

-простоту развития функциональности системы.

Одним из возможных подходов к разработке ПО в рамках спиральной модели ЖЦ является получившая в последнее время широкое распространение методология быстрой разработки приложений RAD.

Системное программное обеспечение предназначено для работы с файлами и программами, которые составляют операционную систему компьютера. Системные файлы включают библиотеки функций, системные службы, драйверы для принтеров, настройки и файлы конфигурации. Программы, которые входят в состав системного программного обеспечения, включают сборщики, компиляторы, инструменты управления файлами, утилиты и отладчики.

Введение

Понятие системного программного обеспечения

Системное программное обеспечение и прикладные программы являются двумя основными типами взаимодействия машины и человека. В отличие от СПО прикладная программа, часто называемая приложением, выполняет определенную функцию для пользователя. Примеры подобных программных решений:

Системное программное обеспечение предназначено для запуска аппаратных и прикладных программ компьютера. Если рассматривать компьютерную систему как многоуровневую модель, СПО является интерфейсом взаимодействия между аппаратными и пользовательскими приложениями.

Что входит в состав системного программного обеспечения?

Согласно некоторым определениям, в состав системного программного обеспечения входят системные утилиты, такие как дефрагментатор диска и восстановление системы, а также средства разработки - компиляторы и отладчики.

Операционная система (ОС) является наиболее известным примером системного программного обеспечения. ОС управляет всеми другими программами на компьютере.
Функции системного программного обеспечения:

BIOS (базовая система ввода/вывода) запускает компьютерную систему и управляет потоком данных между ОС и подключенными устройствами, такими как жесткий диск, видеоадаптер, клавиатура, мышь и принтер;

программа загрузки запускает операционную систему в основную память компьютера или оперативную память (ОЗУ);

ассемблер выполняет основные компьютерные инструкции и преобразует их в шаблон бит, который процессор компьютера может использовать для выполнения своих основных операций;

драйвер оборудования управляет устройством определенного типа, которое подключено к компьютеру, например, клавиатурой или мышью, а также входит в состав системного программного обеспечения;

Операционная система как главный компонент СПО

Операционная система (ОС) — это программа, которая после первоначальной установки управляет всеми другими программами на компьютере, которые называются приложениями или прикладными программами. Прикладные программные решения используют операционную систему, делают запросы через определенный интерфейс прикладной программы (API). Кроме того, пользователи могут напрямую взаимодействовать с операционной системой через пользовательский интерфейс, такой как командная строка или графический интерфейс пользователя (GUI).

Функции операционной системы

В многозадачной операционной системе одновременно могут работать несколько программ. ОС определяет, какие приложения должны выполняться и в каком порядке, сколько времени отведено для каждого приложения. Основной перечень функций ОС:

управление совместным использованием внутренней памяти между несколькими приложениями;

обработка ввода и вывода на подключенные аппаратные устройства — жесткие диски, принтеры и коммутируемые порты;

управление пакетными заданиями.

На компьютерах, которые могут обеспечивать параллельную обработку, операционная система может управлять процессами многозадачности.

Все основные компьютерные платформы (аппаратное и программное обеспечение) включают операционную систему, которая разрабатывается с различными функциями для удовлетворения конкретных потребностей современного потребителя.

Виды ОС

Разновидности настольных операционных систем:

Windows - это флагманская операционная система Microsoft, фактический стандарт для домашних и бизнес-компьютеров;

Mac OS - это операционная система для персональных компьютеров и рабочих станций Apple Macintosh;

Linux - это Unix-подобная операционная система, которая была разработана для предоставления пользователям персональных компьютеров бесплатной или очень дешевой альтернативы (Linux имеет репутацию очень эффективной и быстродействующей системы).

Операционные системы Windows традиционно доминируют на рынке. По состоянию на август 2018 года, у системы Windows доля рынка более 85 процентов. Mac OS составляла чуть более 6 процентов, а Linux - более 2 процентов.

Мобильные ОС

Мобильные ОС позволяют смартфонам, планшетным ПК и другим мобильным устройствам запускать приложения и программы. Самые популярные мобильные операционные системы:

Windows 10 Mobile.

Встроенная операционная система предназначена для использования на компьютерах, встроенных в более крупные системы, такие как автомобили, светофоры, цифровые телевизоры, банкоматы, средства управления самолетами, точки продажи (POS), цифровые камеры, системы GPS-навигации, лифты, цифровые приемники и интеллектуальные счетчики.

Совокупность всех программ, предназначенных для выполнения на компьютере, называют программным обеспечением (ПО) компьютера.

Сфера применения конкретного компьютера определяется как его техническими характеристиками, так и установленным на нём ПО.

ПО современных компьютеров насчитывает тысячи программ. Оно непрерывно развивается — совершенствуются существующие программы, на смену одним программам приходят другие, появляются новые программы.

Тем не менее, отбросив второстепенные детали, всё многообразие компьютерных программ можно разделить на три труппы: системное ПО, прикладное ПО, системы программирования (рис. 2.8).

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.

Сервисные программы

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

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.

Многие программы сжатия данных построены на основе алгоритма Хаффмана, состоящего из двух этапов. На первом этапе читаются все входные данные и подсчитываются частоты встречаемости всех символов. Затем по этим данным строится дерево кодирования Хаффмана, а по нему — коды символов. На втором этапе входные данные читаются ещё раз, при этом генерируется выходной массив данных.

Попробуем сжать с помощью алгоритма Хаффмана фразу:

Подсчитать частоты встречаемости символов достаточно просто:

Алгоритм построения дерева Хаффмана следующий.

1. Считаем частоты встречаемости символов рассматриваемой фразы вершинами будущего графа (дерева). Выписываем их вертикально в ряд.

2. Выбираем две вершины с наименьшими весами (они соответствуют символам с наименьшим количеством повторений). Объединяем эти вершины — создаём новую вершину, от которой проводим рёбра к выбранным вершинам с наименьшими весами, а вес новой вершины задаём равным сумме их весов. Расставляем на рёбрах графа числа 0 и 1: на верхнем ребре — 0, а на нижнем — 1. Чтобы выбранные вершины больше не просматривались, стираем их веса.

3. Продолжаем выполнять объединение вершин, каждый раз выбирая пару с наименьшими весами, до тех пор, пока не останется одна вершина — корень дерева. Заметим, что вес этой вершины будет равен длине сжимаемого массива.

Процесс построения дерева Хаффмана для нашего примера изо бражён на рисунке 2.9.

Теперь для определения кода каждой конкретной буквы необходимо просто пройти от корня до этой вершины, выписывая 0 и 1, встречающиеся на маршруте. В нашем примере символы получат следующие коды:

После того как коды символов построены, остаётся сгенерировать сжатый массив данных, для чего надо снова прочесть входные данные и каждый символ заменить соответствующим ему кодом. Получаем:

Исходный текст состоит из 30 символов, т. е. его длина в несжатом виде будет равна 30 байт. Код сжатого текста будет занимать 95 бит или 12 байт. Получаем коэффициент сжатия, равный 30/12 = 2,5.

Комплекс программных средств, предназначенных для разработки новых программ, называют системой программирования или интегрированной средой разработки.

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.

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.

Совокупность всех программ, предназначенных для выполнения на компьютере, называют программным обеспечением (ПО) компьютера. Всё многообразие компьютерных программ можно разделить на три группы: системное ПО, прикладное ПО, системы программирования.

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. К сервисным программам или утилитам относят различные программы, выполняющие некоторые дополнительные услуги системного характера: обслуживание дисков (проверка, восстановление, очистка диска и др.), архивирование файлов, защита от вирусов и др.

Комплекс программных средств, предназначенных для разработки новых программ, называют системой программирования или интегрированной средой разработки. Основными компонентами системы программирования являются специализированный текстовый редактор, транслятор, отладчик и другие инструменты, позволяющие 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. Приложения общего назначения требуются практически каждому пользователю. Приложения специального назначения предназначены для профессионального применения квалифицированными пользователями в различных сферах деятельности.

Самое главное

Читайте также: