1.3. Обработка данных
В соответствии с принципом программного управления любая обработка выполняется с помощью той или иной программы, относящейся к программному обеспечению (ПО) компьютера.
1.3.1. Виды программного обеспечения компьютера
К настоящему моменту выделяют три вида программных средств: общее ПО; пакеты прикладных программ (ППП); инструментарий технологии программирования.
1.3.1.1. Общее программное обеспечение
Это совокупность программ для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ. Делится на виды:
базовое - осуществляет взаимодействие с аппаратными средствами (базовые программы - BIOS - «прошиваются» в микросхемы ПЗУ);
служебное (утилиты) - взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное их назначение состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы, в диагностике работоспособности компьютера. Также они включают антивирусные программы, программы обслуживания дисков, программы архивирования данных, программы обслуживания сетей;
системное - осуществляет взаимодействие программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением (совокупность программ системного уровня образует ядро операционной системы). Этот вид общего ПО является основным и подробно рассмотрен ниже.
Операционная система (ОС) - это комплекс программ, обеспечивающих управление работой компьютера и его взаимодействие с пользователем.
Основные функции ОС:
обеспечение интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (пользовательский интерфейс): ОС позволяет человеку запускать программы, передавать им и получать от них всевозможные данные, управлять работой программ, изменять параметры компьютера и подсоединенных к нему устройств, перераспределять ресурсы;
обеспечение интерфейса между программными и аппаратными средствами (аппаратно-программный интерфейс);
обеспечение интерфейса между разными видами программных средств (программный интерфейс);
обеспечение своего автоматического запуска, организация файловой системы и обслуживание файловой структуры (создание файлов и папок, их переименование, копирование, удаление, управление атрибутами, навигация по файловой структуре), управление установкой, исполнением и удалением приложений.
ОС для ПК различаются по нескольким параметрам:
по числу одновременно выполняемых программ: однозадачные - позволяют в каждый момент времени решать только одну задачу; многозадачные - позволяют запустить одновременно несколько программ, которые будут работать параллельно;
по числу одновременно работающих пользователей: однопользовательские, многопользовательские. Главным отличием вторых является наличие нескольких терминалов, подключенных к одному компьютеру;
по сетевой поддержке: сетевые и несетевые. Сетевые не имеют фундаментальных отличий от ОС автономного компьютера. Однако они имеют развитые средства защиты от несанкционированного доступа, применяющие, в частности, идеи криптографического кодирования.
Следует заметить, что не всякая многозадачная система является многопользовательской и не всякая однопользовательская ОС является однозадачной.
Иногда для ОС разрабатываются специальные операционные оболочки, которые поддерживают удобный пользовательский интерфейс. Они имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя. Примерами является пакет Far для ОС Windows’xx.
ОС, с одной стороны, опирается на базовое ПО (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для ПО более высоких уровней – служебных приложений и прикладных программ.
1.3.1.2. Пакеты прикладных программ
Это комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса. Выделяются следующие виды ППП:
проблемно-ориентированные. Используются для тех проблемных областей, в которых возможна типизация функций, структур данных и алгоритмов обработки. Например, это ППП серии 1С: для автоматизации бухучета, финансовой деятельности, управления персоналом и т.д.;
автоматизации проектирования (или САПР). Используются в работе конструкторов и технологов, связанных с разработкой чертежей, схем, диаграмм;
общего назначения. Поддерживают компьютерные технологии конечных пользователей и включают текстовые и табличные процессоры, графические редакторы, системы управления базами данных (СУБД), пакеты программ мультимедиа, пакеты демонстрационной графики;
офисные. Обеспечивают организационное управление деятельностью офиса и индивидуума: электронные записные и телефонные книжки, календари, переводчики;
настольные издательские системы. Позволяют создавать высококачественные печатные издания и являются функционально более мощными текстовыми процессорами;
системы искусственного интеллекта. Включают информационные системы, поддерживающие диалог на естественном языке; экспертные системы, позволяющие давать рекомендации пользователю в различных ситуациях; интеллектуальные ППП, дающие возможность решать прикладные задачи без программирования.
1.3.1.3. Инструментарий технологии программирования
Это совокупность программ, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения программных продуктов.
Инструментарий технологии программирования включает следующие виды:
системы программирования - интегрированные среды разработки программ, основное назначение которых – повышение производительности труда программистов за счет автоматизации создания кодов программ, обеспечивающих интерфейс пользователя графического типа, а также за счет автоматизации разработки запросов и отчетов (например, среда Delphi);
средства для создания информационных систем (CASE5-средства). Позволяют поддерживать коллективную работу над проектом за счет возможности работы в локальной сети, экспорта – импорта любых фрагментов проекта, организации управления проектом;
инструментальные среды пользователя. Встроены в ППП. Включают библиотеки функций, процедур, объектов и методов обработки; макрокоманды, программные модули-вставки, конструкторы экранных форм и отчетов; языки запросов высокого уровня.
В свою очередь, системы программирования делятся на несколько видов в зависимости от вида поддерживаемого языка программирования:
операторные. Используются для кодирования алгоритмов, а потому также называются алгоритмическими. Имеют в составе:
машинно-зависимые (ассемблер). Применяются для написания программ, явно использующих специфику конкретной аппаратуры. Каждый компьютер имеет такую систему программирования, которая изготавливается и поставляется фирмой-изготовителем вместе с компьютером;
машинно-ориентированные (язык С). Объединяет идеи ассемблера и алгоритмического языка. Программы компактны и работают очень быстро;
универсальные (TurboPascal, Basic). Приближены максимально, насколько это возможно, к естественному английскому языку: название каждой команды – английское слово;
функциональные. Применяются, как правило, для машинного моделирования той или иной проблематики. Имеют в составе:
проблемно-ориентированные (GPSS). Моделируют систему с помощью последовательности событий. Применяются, в частности, при проектировании вычислительных комплексов;
объектно-ориентированные (Delphi). Имеют встроенные средства для моделирования новых объектов программирования;
логико-ориентированные (Prolog). Отдельно описываются правила предметной области, по которым затем выводятся новые факты.
Системы программирования включают:
интегрированную среду разработчика программы, состоящую из:
текстового редактора, позволяющего создавать и корректировать исходные тексты программ,
средств поддержки интерфейса программиста с системными средствами для выполнения различных сервисных функций (например, сохранения или открытия файла);
библиотеки функций, процедур, объектов и методов обработки;
макрокоманд;
программных модулей-вставок;
конструкторов экранных форм и отчетов;
языков запросов высокого уровня;
транслятор – программу, переводящую исходный текст во внутреннее представление компьютера;
отладчик – программу для трассировки и анализа выполнения прикладных программ. Позволяет отслеживать выполнение программы в пооператорном режиме, идентифицировать место и вид ошибок в программе, наблюдает за изменением значений переменных, выражений и т.д.;
компоновщик – программу для подготовки прикладной программы к работе в конкретных адресах основной памяти компьютера;
справочные системы.
Обращает на себя внимание обилие средств, относящихся к инструментарию технологии программирования. Это связано со сложностью разработки программного продукта (соответствующие технологии рассматриваются в учебном курсе «Программирование»).
1.3.2. Режимы обработки данных
Существуют следующие основные режимы обработки данных в компьютере: пакетный, реального времени, разделения времени, интерактивный.
При пакетном режиме (второе название - фоновый) каждая порция не срочно обрабатываемой информации (как правило, в больших объемах) преобразуется без вмешательства извне. Пользователь не имеет непосредственного общения с ЭВМ. Сбор, регистрация, ввод и обработка информации не совпадают по времени. Этот режим реализуется, когда свободны ресурсы вычислительных систем и обработка может прерваться более срочными и приоритетными процессами и сообщениями, по окончании которых она возобновляется автоматически.
Режим реального времени обеспечивает управление объектом, соответствующее динамике его производственных процессов. Он означает способность вычислительной системы взаимодействовать с контролируемыми или управляемыми процессами в темпе протекания этих процессов. Время реакции может измеряться секундами, минутами и должно удовлетворять темпу контролируемого процесса или требованиям пользователей, а потому иметь минимальную задержку. Обработка данных по одному запросу завершается до появления другого. Как правило, такой режим используется при централизованной и распределенной обработке данных (см. далее) и применяется для объектов с динамическими процессами.
В режиме разделения времени в одном компьютере осуществляется чередование во времени процессов решения разных задач. Ресурсы компьютера для оптимального их использования предоставляются сразу группе пользователей циклично, на короткие интервалы времени. При этом система выделяет свои ресурсы группе пользователей поочередно. Поскольку ЭВМ быстро обслуживает каждого из группы, создается впечатление одновременной их работы.
Интерактивный режим предполагает возможность двустороннего взаимодействия пользователей с системой, т.е. пользователь может воздействовать на процесс обработки данных. Такая работа осуществляется в режиме реального времени и обычно используется для организации диалога.
Различают следующие способы обработки данных на компьютере:
централизованный. Связан, в основном, с пакетным режимом обработки. Пользователь доставляет в единый центр обработки свою исходную информацию и получает результаты в удобное ему время. Сейчас этот способ используется в высоконадежных и эффективных центрах обработки данных,
децентрализованный. Связан с появлением ПК, позволивших автоматизировать конкретные рабочие места и повлекших за собой возникновение распределенной обработки,
распределенный. Обработка выполняется на независимых, но связанных между собой компьютерах, представляющих распределенную систему, т.е. на компьютерных сетях,
интегрированный. Создается распределенная база данных, которая коллективно используется пользователями, но предполагает централизованное управление.
|
