Программное обеспечение Виды программного обеспечения Назначение

Программное обеспечение Виды программного обеспечения Назначение основных видов программного обеспечения Операционные системы Файловая система 1

Программа – последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки информации Программирование – деятельность человека по созданию программы Программное обеспечение – всё многообразие программ, используемых в современном компьютере Программное обеспечение Системное Прикладное Инструментарий программное программирования обеспечение 2

Системное программное обеспечение базовое сервисное Операционные системы Программы диагностики работоспособности компьютера MS DOS Windows UNIX Антивирусные программы Программы-оболочки Dr. Web AIDSTEST Norton Comander FAR Антивирус Касперского Windows Comander Программы обслуживания дисков Программы архивирования данных Win. Rar PKZIP 3

Прикладное программное обеспечение Текстовые процессоры Средства создания презентаций Табличные процессоры Средства распознавания символов Системы управления базами данных (СУБД) Программные средства мультимедиа Средства машинного перевода Коммуникационные пакеты Средства компьютерной графики и анимации Настольные издательские системы Средства автоматизации производства Информационные системы САПР – системы автоматизированного проектирования Обучающие программы Игры (имитационные, ролевые, логические, стратегические, 4 приключенческие)

Инструментальное программное обеспечение Компиляторы - переводят Трансляторы – программу, написанную на преобразовывают программу, языке высокого на язык представленную на одном из машинных команд языков программирования в программу на другом языке; Отладчики - модуль среды выполняет также диагностику разработки или отдельное ошибок, формирует словари приложение, предназначенное идентификаторов, выдаёт для поиска ошибок в программе. печати тексты программы и т. д Интегрированные среды разработки приложений - система программных средств, используемая программистами для разработки ПО. Обычно среда разработки включает в себя: - текстовый редактор; - компилятор и/или интерпретатор; - средства автоматизации сборки; - отладчик. Языки программирования 5

Классификация по длительности нахождения в оперативной памяти компьютера Резидентные программы – это программы, на протяжении всей работы компьютера находящиеся в его оперативной памяти Нерезидентные программы – это программы, которые по окончании своей работы выгружаются полностью или частично из ОЗУ (прикладные программы) 6

Операционные системы Операционная система — это комплекс программ, обеспечивающих: • управление ресурсами, т. е. согласованную работу всех аппаратных средств компьютера; • управление процессами, т. е. выполнение программ, их взаимодействие с устройствами компьютера, с данными; • пользовательский интерфейс, т. е диалог пользователя с компьютером, выполнение определённых простых команд (обработка данных) ОС хранится во внешней памяти на жестком диске (иногда — на гибком). Для нормальной работы компьютера необходимо, чтобы основные модули ОС находились в ОЗУ. После включения компьютера организована автоматическая перезапись (загрузка) операционной системы с диска в ОЗУ. Наиболее машиннозависимый вид программного обеспечения, т. к. напрямую управляют устройствами компьютера. На IBM-совместимых персональных компьютерах - Microsoft Windows, Linux. На персональных компьютерах фирмы Apple - Mac OS. На рабочих станциях и серверах - Windows NT/2000/XP и UNIX 7

Классификация ОС • С точки зрения взаимодействия между пользователем и его заданием: - ОС пакетной обработки (задания выполняются друг за другом (последовательно) и процессы работают до момента, пока задача полностью не будет завершена; - ОС разделения времени (система обеспечивающая одновременное обслуживание многих пользователей, позволяет каждому пользователю взаимодействовать со своим заданием в режиме диалога; - ОС реального времени (своевременная обработка процесса). • По числу одновременно выполняемых задач: - однозадачные; - многозадачные. • По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на: - однопользовательские; - многопользовательские. • По типу ЭВМ различают операционные системы: - персональных компьютеров; - мини-компьютеров; - супер-ЭВМ; - многомашинных вычислительных комплексов; - сетей ЭВМ. Первые ОС были однопользовательскими и однозадачными 8

Первая однопользовательская однозадачная ОС для 16 -разрядных ПК была создана 1981 году: MS DOS. Пользователь, работавший с MS DOS без программ-оболочек, общался непосредственно с командным процессором в диалоговом режиме. Текст команды набирался с клавиатуры: приглашение к вводу команды: C> типовая структура команды: <имя команды>[<список параметров>][<список ключей>] Команда работы с файлами, удаляет файлы: DEL[диск: ][путь]<имя файла>[/Р] Оболочки операционных систем - программы, делающие наглядными и простыми выполнение базовых операций над файлами, каталогами и др. с использованием меню, защитой от необдуманных действий и системой помощи. 9

Norton Commander Создавая MS-DOS корпорация Microsoft не позаботилась о самых элементарных удобствах для пользователей, за нее это сделали другие фирмы, выпустив различные диалоговые оболочки. В состав MS-DOS версии 4. 0, которая создавалась совместно с IBM, была включена оболочка DOS Shell (разработка IBM), однако она не стала популярной. За океаном многие пользователи MS-DOS работают с файлами через оболочку Xtree Gold. Разработка велась с 1984 года (первоначально под названием VDOS). Первая версия была выпущена в 1986 году. В России первые версии Norton Commander появились вместе с первыми персональными компьютерами. Автор: Norton Commander программист Джон Соша (John Socha), избавивший пользователей от необходимости работать с операционной системой MS-DOS через командную строку. В течение нескольких лет Norton Commander конкурировал по степени популярности с файловыми менеджерами PCTools и XTree, однако уже с третьей версии Norton Commander вытеснил с персональных компьютеров эти программы. 10

Norton Commander • правая и левая панель • командная строка в которой можно набирать команды DOS или формировать их с помощью имён файлов на панелях • строка подсказки с обозначением команд, закреплённых за функциональными клавишами F 1…F 10 11

Оболочка Norton Commander обеспечивает: 1. отображение деревьев каталогов и содержимого каталогов (характеристик входящих в них файлов) в форме, наиболее удобной для восприятия; 2. выполнение всевозможных действий с каталогами, файлами и целыми поддеревьями файловых структур, включая их создание, копирование, пересылку, переименование, удаление и поиск, а так же смену атрибутов файлов; 3. в максимальной степени естественную работу с архивами, включая отображение их содержимого, а также создание, обновление и распаковку архивов; 4. визуализацию файлов; 5. подготовку текстовых файлов; 6. выполнение из ее среды практически всех команд DOS; 7. запуск программ, для чего используются различные, наиболее удобные для пользователя способы; 8. выдачу информации о компьютере в целом, о дисках и об оперативной памяти; 9. поддержку межкомпьютерной связи через последовательный или параллельный порт (с использованием модуля Commander Link); 10. поддержку электронной почты через модем по телефонным линиям связи (при помощи модуля Term 90). 12

С переходом на ПК с процессором 80386 и с увеличенной памятью (не менее 4 Мбайт) появляется оболочка Windows (часто определяют как операционная среда) и новый стиль работы с графическим интерфейсом. Принципиальные особенности: • многозадачность • возможность обмена данными между работающими программами • использование расширенной ОЗУ (более 640 Кбайт) • единый интерфейс всех прикладных программ Windows ориентирована на работу с помощью манипулятора «мышь» Семейство Windows: Windows 3. 1, Windows’ 95, Windows 97, Windows Millennium, Windows 2000 и пр. Оболочка Norton Navigator — это набор мощных программ для управления файлами, расширяющий возможности Windows. Позволяет экономить время практически на всех операциях: поиск файлов, копирование и перемещение файлов, открытие каталогов. Файлы с расширением. ВАТ содержат совокупность команд операционной системы или имен исполняемых файлов. После запуска файла с расширением. ВАТ все записанные в нем команды выполняются автоматически одна за другой. 13

Основные модули операционной системы Модуль Назначение Управление хранением информации на дисках файловой внешней памяти системой Командный Специальная программа, которая запрашивает у процессор пользователя команды и выполняет их Драйвер Программы для работы с устройствами компьютера. устройств К каждому устройству прилагается программа- инструкция, описывающая правила работы с ним ОС Графический Благодаря графическому интерфейсу пользователь интерфейс вводит команды с помощью мыши, что позволяет ему избегать ошибок при формировании текста команд, возникающих при вводе последних с клавиатуры. Сервисные Программы-утилиты, позволяющие обслуживать программы диски, выполнять операции с файлами, работать в сетях и т. д. Справочная Позволяет оперативно получать необходимую система информацию о функционировании как ОС в целом, 14 так и о работе её отдельных модулей

Приложение – программа, работающая под управлением Windows Стандартные приложения Windows: Приложение Clipboard Viewer, Электронная картотека Cardfile, Календарь с будильником Calendar, Звуковой магнитофон Sound Recorder, Универсальный плейер Media Player, Графический редактор Paintbrush, Приложение Recorder Некоторые принципы ОС Windows 1. Windows «умеет» работать со всеми современными и менее используемыми устройствами и программами. Подключение таких устройств происходит автоматически. Операционная система сама «узнает» , что установлено в компьютере, и настраивается на работу с новым оборудованием. Такой принцип работы получил название Plug and play (подключи и используй). 2. Унифицированный пользовательский интерфейс (способ общения), - в различных программах сохраняются одинаковые принципы управления их работой, - выполнять операции можно несколькими способами, среди которых можно выбрать лично удобный. 3. На принтере формируются те же изображения, что и на экране монитора 15

Организация файловой системы Файловая система (ФС), или система управления данными, является частью ОС, распределяющей информационные ресурсы ВС. Все современные ОС обеспечивают создание файловой системы Файловая система - особый способ организации информации на жестком диске компьютера и обеспечение доступа к ним (система управления данными) Возможны несколько способов организации файлов: а) последовательная (чтение записей из файла и их добавление в файл проводится последовательно); б) индексно-последовательная (в каждую запись добавляется ключевое поле для занесения индексов, создаются таблицы индексов для ускорения доступа к нужной записи); в) прямая (в каждую запись добавляется ключевое поле, позволяющее проводить поиск нужной записи в файле непосредственно по ключу); г) библиотечная (файл состоит из нескольких разделов и оглавления (информация хранится в разделах библиотеки, организованных последовательно, а доступ к разделам проводится через оглавление). 16

Файловая система состоит из нескольких комплексов программ, называемых уровнями. В общем случае имеются 5 уровней: 1) символьный (обеспечивает ведение символьных справочников файлов, содержащих информацию о соответствии между именем файла и его уникальным идентификатором); 2) базовый (предназначен для ведения базового справочника файлов, в котором содержится информация о соответствии между уникальным идентификатором файла и всеми характеристиками файла); 3) проверка права доступа (обеспечивает хранение и изменение информации о праве доступа к файлу и проводит эту проверку); 4) логический (преобразует номер требуемой логической записи в ее логический адрес относительно начала файла) 5) физический (преобразует логический адрес записи в физический адрес блока, в котором находится эта запись, и непосредственно выполняет операцию обмена между ОЗУ и ВЗУ ). Программы физического уровня иногда называют системой управления 17 вводом-выводом (СУВВ) или системой управления обменом данных.

Поверхность жёсткого диска – трёхмерная матрица: • номер поверхности • номер цилиндра • номер сектора Цилиндр – совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения Сектор – наименьшая физическая единица хранения данных (512 байт) Служебные данные (место хранения файла) хранятся в системной области диска. Формат определяется конкретной ФС Файл размещается на диске по кластерам, которые пронумерованы. Эти кластеры могут находиться в разных местах диска, и, соответственно, файл будет храниться на диске в виде отдельных фрагментов в свободных на момент записи на диск кластерах (файл фрагментирован). Кластер (группа секторов) – наименьшая единица адресации при обращении к данным. Размер строго не фиксируется и зависит от емкости диска. 18

Для организации доступа к файлу операционная система должна иметь сведения о номерах кластеров, где размещается каждый файл. FAT-таблицы предназначены для размещения и поиска файлов на диске. Ячейка таблицы – номер кластера. Номер первого кластера хранится в каталоге. В последней ячейке - код FFF или FFFF. OC MS DOS, OS/2, Windows 95 и др. используют ФС, состоящую из 16 -разрядных полей (FAT 16), позволяющую размещать не более 65 536 записей (216) местоположения единиц хранения данных. Для дисков объёмом от 1 до 2 Гбайт длина кластера = 32 Кбайт (64 сектора) кластер файл 1 2 3 4 5 6 7 8 9 … …. . 59 60 6162 63 64 Потери могут составлять от 25% до 40% полной ёмкости диска, в зависимости от среднего размера хранящихся файлов С дисками размером более 2 Гб ФС FAT 16 работать не может. 19

Начиная с Windows 98 используется FAT 32 с 32 -разрядными полями в таблице размещения файлов Для дисков размером до 8 Гб обеспечивается размер кластера 4 Кбайт (8 секторов) ОС Windows XP и Windows NT способны поддерживать ФС NTFS. Служебная информация хранится в Главной таблице файлов (MFT). В NTFS размер кластера не зависит от размера диска и предполагается, что для очень больших дисков эта система должна работать эффективнее, чем FAT 32. Но, с учётом типичных характеристик современных компьютеров, можно говорить о том , что эффективность FAT 32 и NTFS примерно одинакова. Функции обслуживания файловой системы • создание файлов и присвоение им имён; • создание каталогов (папок) и присвоение им имён; • перемещение файлов и каталогов: • копирование и перемещение файлов между дисками и каталогами; • удаление файлов и каталогов; • навигация по файловой структуре; • управление атрибутами файлов; • проверку права доступа. 20

Создание файлов и присвоение им имён Файл — определённое количество информации, имеющее имя и хранящееся в долговременной (внешней) памяти. Файл — это именованная последовательность байтов произвольной длинны Имя файла - последовательность символов, позволяющая пользователю ориентироваться в файловой системе и идентифицировать файлы. По способам именования файлов различают короткие и длинные имена До появления ОС Windows 95 файлы именовались по соглашению 8. 3 (принято для MS DOS): имя файла состоит из двух частей, разделённых точкой: собственно имя и расширение (proba. txt; spisky 7. doc). Как имя, так и расширение могут включать только алфавитно-цифровые символы латинского алфавита. Имя не должно превышать 8 символов, на расширение отводится 3 символа. Такая запись имени файла считается короткой. С появлением ОС Windows 95 было введено понятие длинного имени – до 256 символов как латинского, так и русского алфавитов (юникод 32000 - \? ), пробелы и несколько точек. Расширением считаются все символы последней точки (может быть не больше трёх). Нельзя использовать девять служебных символов /*? : « < >| (в Linux /). FAT → VFAT NTFS всегда поддерживала (поддержка длинных имён) длинные имена 21

Особенности использования длинных имён файлов 1. Если имя включает пробелы, то в служебных операциях его необходимо заключать в кавычки (вместо_пробела_символ_подчёркивания). 2. В корневой папке нежелательно хранить файлы с длинными именами ( в FAT ограничено количество единиц хранения в этой папке). 3. Существует ограничение на длину полного имени файла: не более 260 символов. 4. Разрешается использование символов любых алфавитов, но требуется согласование, если документ будет передаваться. 5. Прописные и строчные буквы в именах не различаются ОС. 6. ОС MS DOS анализировали только расширения. BAT (пакетные файлы с командами ОС), . EXE, . COM (исполняемые файлы), . SYS (системные файлы конфигурации). В современных ОС любое расширение несёт информацию о содержании файла и присваивается автоматически. 22

Примеры расширений Тип Значение Примеры doc или текстовые файлы MS Word, Word Pad txt bmp, графические файлы Adobe Photo. Shop, ACDSee jpg, gif avi видеофайлы Win. Amp, Windows Медиа проигрыватель wav Звуковые файлы Win. Amp, Windows Медиа проигр bak файл-копия открывается программой, в которой был создан оригинал html, Web-страницы Internet Explorer htm zip, rar, Архивированные файлы Win. Rar, Win. Zip arj (сжатая информация) exe, com программы Открывает саму программу 23

Создание каталогов (папок) и присвоение им имён Каталоги (папки) — важные элементы иерархической структуры, необходимые для обеспечения удобного доступа к файлам. Вложенные каталоги - каталоги низких уровней, входящие в каталоги более высоких уровней. Корневой каталог – это каталог самого верхнего уровня вложенности иерархической структуры. Правила присвоения имён такие же как и для файлов. Не принято задавать расширение. Путь к файлу (полное имя) — последовательность папок, начиная от самой верхней и заканчивая той, в которой непосредственно хранится файл. При записи в качестве разделителя используют символ «» (С: Мои документыТекущиеРефератыИстория_ЭВМ. doc) 24

Файловая система Корневой каталог (основной) Каталог 1 Каталог 2 Каталог 3 Файл 1 Каталог 1. 1 Каталог 3. 1 Файл 2 Каталог 1. 2 Каталог 3. 2 Файл 3 25

Копирование и перемещение файлов В неграфических операционных системах копирование и перемещение файлов выполняются вводом команды в поле командной строки: имя команды, путь доступа к каталогу-источнику и путь доступа к каталогу приёмнику. В ОС, имеющих графический интерфейс, имеются специальные приёмы работы с устройствами позиционирования, позволяющие выполнять эти команды наглядно. Удаление файлов и каталогов Режимы удаления данных: удаление, уничтожение, стирание (надёжное можно обеспечить только специальными программными средствами) Удаление – временная операция, изменяющая место нахождения файла (Корзина), происходящая на уровне файловой структуры. На уровне файловой системы жёсткого диска файлы остаются в тех же секторах, где и были записаны. Уничтожение – очистка Корзины удаляет файл из файловой структуры ОС, но в таблице размещения файлов он остаётся и помечается как удалённый (на его место может быть записан новый 26 файл).

Навигация по файловой структуре Наиболее используемая функция операционной системы. В ОС, имеющих интерфейс командной строки, навигацию осуществляют вводом команд перехода с диска на диск или из каталога в каталог. В связи с крайним неудобством такой навигации используют специальные служебные программы – файловые оболочки. Файловые оболочки бывают графические и неграфические. Неграфическая файловая оболочка для MS DOS диспетчер файлов Norton Commander Total Commander 27

Управление атрибутами файлов Для каждого файла ОС хранит: • имя • расширение • дату создания (изменения) • атрибуты Атрибуты – дополнительные параметры, определяющие свойства файлов. Учитываются при проведении автоматических операций с файлами. Основные атрибуты: • Только для чтения (нельзя изменять) • Скрытый (сигнализирует ОС о том, что данный файл нельзя отображать на экране при проведении файловых операций) • Системный (обладает важными функциями для работы самой операционной системы) • Архивный (в прошлом использовался для работы программ резервного копирования: любая программа, изменяющая файл, должна автоматически устанавливать этот атрибут, а средство резервного копирования – сбрасывать) 28

Выводы: 1. Программное обеспечение делится на системное (базовое и сервисное), прикладное и инструментальное; 2. Операционная система — это комплекс программ, обеспечивающих: управление ресурсами, управление процессами, пользовательский интерфейс; 3. Программы, делающие наглядными и простыми выполнение базовых операций называются оболочками. 4. Принципиальные особенности: многозадачность, возможность обмена данными между работающими программами, использование расширенной ОЗУ (более 640 Кбайт), единый интерфейс всех прикладных программ 5. Вся информация на дисках хранится в файлах. 6. На содержимое файла указывает расширение. 7. Файл открывается той программой, в которой был создан, или универсальной программой. 8. Для удобства работы с информацией файлы объединяются в папки (каталоги). Каталоги (папки) вкладываются в каталоги (папки). Основной каталог называется корневым. 9. Полное имя файла является описанием пути к данному файлу. 29