Обработка информации в компьютере. Классификация программ

Компьютер является электронным устройством. Элементы его представляют собой быстродействующие переключатели, которые могут под воздействием импульсов тока только переключаться из одного состояния в другое. Поэтому он в принципе не может обладать знаниями ни в одной области своего применения. Основной принцип обработки любой информации в компьютере аналогичен мозгу человека. Как человек хранит в своей памяти исходные данные и последовательность операций по их обработке (при необходимости занося их с внешних носителей информации), так и компьютер хранит данные и алгоритмы их обработки в виде программ в своей памяти. Все его знания и все его умение сосредоточены в тех программах, которые он выполняет.

Меняя программы, можно:

• набирать и редактировать на компьютере документы (что несравнимо удобнее пишущей машинки);

• превратить компьютер в рабочее место секретаря-референта, бухгалтера или агронома, менеджера по сбыту продукции или управления кадрами и т.д.;

• составлять и отлаживать новые программы для решения различных проблем и т.д.

Для эффективного использования компьютера необходимо иметь представление о программах, знать назначение, возможности и свойства существующих на данный момент программ, которых в настоящее время разработано и эксплуатируется сотни тысяч, ясно представлять, где и какую программу следует использовать, знать их разновидности и т.д.

Напомним, что любая информация, в том числе и команды выполняемой компьютером программы, в его памяти представляется в виде наборов двоичных чисел, то есть в виде наборов нулей и единиц. В общем виде каждая машинная команда состоит из нескольких двоичных чисел. Одно число - это код операции, которая выполняется по данной команде. Еще одно или два числа являются либо непосредственно операндами, над которыми выполняется данная операция, либо адресами (номерами ячеек памяти), в которых они хранятся. Этими числами могут быть адреса устройств, к которым обращается процессор. Так что машинная команда в памяти ничем не отличается от числовых данных, текста или описания графического изображения и процессор распознает команду только благодаря размещению ее в специальном устройстве (регистре команд). Сколь бы сложную работу не выполнял компьютер (обработка цифровых или текстовых данных, графики или музыки), его процессор и устройства выполняют самые элементарные операции над двоичными числами. Они фактически передают от устройства к устройству, или от одной электронной схемы к другой серии импульсов тока, которые переключают элементы схемы из одного состояния, хранящего какое-то двоичное число, в другое состояние, соответствующее новому числу. Таким образом, выполняя строго предписанные последовательности таких элементарных машинных команд, компьютер в итоге производит большую и разнообразную работу по обработке и преобразованию информации из одной формы в другую.

Несмотря на большое разнообразие и количество, все программы можно разделить на три основных класса:

1. Системные программы. Эти программы предназначены для обслуживания компьютерной системы в целом. Они необходимы для пользователей любых категорий. Без этих программ компьютер работать не может. Среди них особое место занимают операционные системы (ОС), которые управляют компьютером, запускают в работу пользовательские программы, распределяют компьютерные ресурсы этим программам и управляют их работой, обеспечивают защиту доступа к данным, обеспечивают простое и легкое общение пользователя с компьютером (пользовательский интерфейс) и т.д. Операционная система является как бы платформой, на которой устанавливают все другие программные продукты. Поэтому часто говорят: "приложение такое-то разработано, например, для платформы UNIX или AS/400". Каждая программа, выполняемая на компьютере, пользуется услугами ОС, а потому может работать только на том компьютере, на котором установлена ОС, обеспечивающая ей эти услуги. Например, программы, разработанные под управлением операционной системы Windows, работать на компьютере под управлением операционной системы MS-DOS не будут. Таким образом, ОС очень важна, так как определяет, с какими программами вы сможете работать на своем компьютере. От выбора ОС зависят производительность работы (однопрограммная или многопрограммная ОС), необходимые аппаратные средства, степень защиты данных и многое другое.

Для работы компьютеров в сети в качестве системных программ необходимы сетевые программы, обеспечивающие взаимодействие компьютеров между собой. В дополнение к своей операционной системе на каждой рабочей станции устанавливается сетевая программа-клиент, которая позволяет ей взаимодействовать с серверами. В свою очередь, серверы работают под управлением сетевой программы-сервера (например, Novell NetWare), которая обеспечивает их взаимодействие с рабочими станциями и позволяет последним обращаться к файлам, хранящимся на сервере.

Важной группой системных программ являются программы управления работой устройств – драйверы. Они расширяют возможности операционной системы, позволяя ей работать, например, с теми или иными дополнительными внешними устройствами, обучая ОС новому протоколу обмена данными. Программы управления работой устройств, как правило, пишутся на языке программирования, приближенном к машинному, и привязаны к конкретному устройству. Они учитывают все его особенности и возможности работы. Драйверы для различных устройств часто поставляются вместе с новыми устройствами или платами управления (адаптерами) этих устройств. Многие драйверы унифицированы, и большое количество их включается в современные операционные системы. Например, при запуске Windows система автоматически определяет установленное оборудование и подключает необходимые драйверы, освобождая пользователя от забот по их установке.

К системным программам относится также большое количество программ-утилит, или программ вспомогательного назначения. Среди них следует упомянуть следующие:

0. программы - антивирусники, позволяющие бороться с компьютерными вирусами, например пакет Касперского, детекторы AIDSTEST Д. Лозинского и Dr. Web И. Данилова, полидетектор ViruScan и др.;

1. диагностические программы для проверки работоспособности устройств компьютера и поиска неисправностей;

2. программы упаковки информации, или архиваторы, позволяющие объединять несколько файлов с различной информацией в одном “упакованном” файле в сжатом виде, например WinRar, WinZip, Arj, Zoo и др.;

3. программы резервирования, позволяющие быстро, в сжатом виде, копировать информацию с жесткого несъемного диска (винчестера) на съемные носители для хранения на случай повреждения ее на винчестере, например Backup;

4. программы для защиты данных от несанкционированного доступа и ограничения доступа к ним и т.д.

2. Инструментальные системы, или системы программирования. Они базируются на том или ином языке высокого уровня программирования и включают в себя средства ввода и редактирования текста, трансляторы, ассемблеры и макроассемблеры, редакторы компоновки и загрузки программ, отладчики программ и др. С их помощью создаются все другие программы, в том числе и новые инструментальные средства, перечисленные выше системные программы и программы пользователя.

С каждой операционной системой связывается относительно стандартный набор инструментальных систем. Различия имеются лишь в версиях языков высокого уровня и в форматах объектных и загрузочных модулей. Наиболее распространены инструментальные системы TURBOPASCAL 7.0, С++, TURBOBASIC и др.

3. Прикладные программы или приложения. Приложение – это комплекс программ, который предоставляет пользователю на компьютере удобную, "дружественную" среду для создания документа определенного типа. Документом может быть текст, рисунки, таблицы, музыкальные фрагменты и др. Это проблемно-ориентированные программы, рассчитанные на решение определенных проблем и на определенные категории пользователей (user), которые не обязаны знать тонкости и особенности устройств компьютера и уметь программировать. К ним относятся различного рода специалисты, студенты, учащиеся и др. Они не специалисты - компьютерщики, но могут решать свои задачи с помощью компьютера, выбрав соответствующие программы. Для IBM - совместимых персональных компьютеров разработаны и используются сотни тысяч различных прикладных программ для самых различных применений. Одни из них являются программами общего назначения (например, текстовые и графические редакторы, табличные процессоры и т.д.), другие – узкоспециализированные, предназначенные для пользователей определенного класса (например, программы учета кадров или учета материальных ценностей и т.д.). Перечислим некоторые наиболее широко используемые в повседневной практике прикладные программы:

0. редакторы текстов, или текстовые процессоры – для подготовки документов различного назначения и их редактирования, в том числе и для подготовки Web-страниц, например ЛЕКСИКОН, WinWord из пакета Microsoft Office, а для подготовки Web-страниц – Microsoft Front Page, которая сейчас входит в состав пакета Microsoft Office, или Microsoft Internet Studio. ;

1. для сочинения и воспроизведения музыки, например Score и Encore;

2. табличные процессоры – для обработки документов табличной формы. Наиболее широко распространен Excel из пакета Microsoft Office;

3. системы управления базами данных (СУБД) – для накопления и обработки больших массивов разнообразной структурированной информации, например DB2, ORACLE, Access из пакета Microsoft Office;

4. распознавания символов при сканировании, например Fine Reader;

5. экономического назначения – бухгалтерского учета, финансового анализа, банковских операций, программы для торговых фирм и др. Например, Инфо-бухгалтер, 1С:Бухгалтерия, Альт-Анализ, для анализа инвестиционных проектов – Альт-Инвест;

6. для систем автоматизированного проектирования (САПР) и конструирования различных механизмов, устройств, деталей и их вычерчивания, например AutoCAD, CadMex, Inventor, Mechanical Desktop, Компас;

7. графические редакторы – для создания рисунков и обработки изображений, например для растровой графики: Adobe Photoshop, Corel Photo Paint, для векторной графики: CorelDraw, Aldus Illustrator, для 3-х мерной графики AutoDesk 3D Studio;

8. компьютерные игры;

9. издательские системы – системы подготовки документов типографского качества, например для рекламы и газет Page Maker, Ventura, для подготовки книг и технической документации Frame Maker;

10. статистического анализа данных по материалам органов государственной статистики;

11. обучающие и контролирующие системы для подготовки кадров массовых профессий;

12. различные словари, справочники, переводчики с одного языка на другой, например словарь Лингво, переводчики Stylus, Сократ;

13. и бесчисленное множество других.

Важно отметить, что программы 2-й и 3-й групп самостоятельно на компьютере работать не могут, если не инсталлирована операционная система.

Наиболее популярные у пользователей программы постоянно дорабатываются. В них добавляются новые возможности, исправляются обнаруженные ошибки, совершенствуются алгоритмы и т.д. Как правило, новое имя доработанным программам не дают, а сохраняют под старым именем в виде новой версии. В последнее время некоторые производители программных продуктов, в том числе и широко известная фирма Microsoft, стали нумеровать версии по годам выпуска программ, например: Windows 95, Word 97, Windows 98, Microsoft Office 2000 и т.д.

Дискеты или компакт-диски, на которых изготовители поставляют программные средства, называют дистрибутивными (установочными). Как правило, программы устанавливать на компьютер необходимо с них, так как на них записывается служебная информация. Кроме того, при установке (инсталляции) программ с дистрибутива, они для оптимизации выполнения настраиваются на конфигурацию конкретного компьютера - того, на который устанавливаются. Часто дистрибутивы поставляются с защитой от несанкционированного копирования программ. В этом случае даже вроде бы нормально скопированная на винчестер программа может отказаться работать – необходимо знать ключ для копирования.

Лекция 21