Файл: Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем. Состав и свойство вычислительных систем..pdf

Финансовые аналитические системы. Программы этого класса используются в банковских и биржевых структурах. С помощью данных программ контролируются и прогнозируются ситуации на финансовых, товарных и сырьевых рынках, производится анализ текущих событий, готовятся сводки и отчеты.

Геоинформационные системы (ГИС). Предназначены для автоматизации картографических и геодезических работ на основе информации, которая получена топографическими или аэрокосмическими методами.

Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов, их монтажа, создания видеоэффектов, устранения дефектов, наложения звука, титров и субтитров.

Отдельные категории прикладных программных средств, обладающие своими развитыми внутренними системами классификации, представляют обучающие, развивающие, справочные и развлекательные системы и программы. Отличительной особенностью этих классов программного обеспечения являются повышенные требования к мультимедийной составляющей (использование музыкальных композиций, средств графической анимации и видеоматериалов).

3. КЛАССИФИКАЦИЯ СЛУЖЕБНЫХ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ

Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). С помощью программ данного класса выполняется большинство операций, которые связаны с обслуживанием файловой структуры, а именно, копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов (папок), удаление файлов и каталогов, поиск файлов и навигация в файловой структуре. Базовые программные средства, которые предназначены для этой цели, обычно входят в состав программ системного уровня и устанавливаются вместе с операционной системой. Но зачастую, для повышения удобства работы с компьютером большинство пользователей устанавливают дополнительные служебные программы.

Средства сжатия данных (архиваторы). Предназначены для создания архивов. Архивирование данных упрощает их хранение за счет того, что большие группы файлов и каталогов сводятся в один архивный файл. При этом повышается и эффективность использования носителя за счет того, что архивные файлы обычно имеют повышенную плотность записи информации. Архиваторы часто используют для создания резервных копий ценных данных, а так же для сжатия и передачи по сети файлов с большим размером.

Средства просмотра и воспроизведения. Обычно для работы с файлами данных необходимо загрузить их в «родительскую» прикладную систему, с помощью которой они были созданы. Это дает возможность просмотра документов и изменения в данных файлах. Но в тех случаях, когда требуется только просмотр без редактирования, удобно использовать более простые и более универсальные средства, которые позволяют просматривать документы разных типов.

Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения. Они выполняют необходимые проверки и выдают собранную информацию в удобном и наглядном виде. Они используются не только для устранения неполадок, но и для оптимизации работы компьютерной системы.

Средства контроля (мониторинга). Программные средства контроля иногда называют мониторингом. С их помощью можно следить за процессами, которые происходят в компьютерной системе. При этом есть два подхода: наблюдение в реальном режиме времени или контроль с записью результатов в специальном протокольном файле. Первый подход обычно используется для нахождения путей, которые оптимизируют работу вычислительной системы и повышают ее эффективность. Второй подход используется тогда, когда мониторинг выполняется автоматически и/или на дистанции. В последнем случае результаты мониторинга возможно передать удаленной службе технической поддержки, которая установит причину конфликтов в работе программного и аппаратного обеспечения.

Средства мониторинга, которые работают в режиме реального времени, очень полезны для практического изучения приемов работы с компьютером, ведь они позволяют наглядно отображать те процессы, которые, как правило, скрыты от глаз пользователя.

Мониторы установки. Программы данной категории предназначены для контроля за установкой программного обеспечения. Данное программное обеспечение необходимо для того, чтобы между различными категориями программного обеспечения была возможность устанавливать связи. Вертикальные связи (между уровнями) – это главное условие функционирования всех компьютеров. Горизонтальные связи (внутри уровней) характерны для компьютеров, которые работают с операционными системами, поддерживающими принцип совместного использования одних и тех же ресурсов разными программными средствами. В том и другом случае, при установке или удалении программного обеспечения, может происходить нарушение работоспособности различных иных программ.

За состоянием и изменением окружающей программной среды следят мониторы установки, а так же отслеживают и протоколируют образование новых связей и позволяют восстанавливать связи, которые были утрачены в при удалении программ, установленных раньше.

Самые простые средства, которые управляют установкой и удалением программ, входят обычно в состав операционной системы и размещаются на системном уровне программного обеспечения, хотя они редко бывают достаточны. Из-за этого в вычислительных системах, которые требуют повышенной надежности, используют дополнительные служебные программы.

Средства коммуникации (коммуникационные программы). Когда появились электронная связь и компьютерные сети, программы данного класса, приобретают огромное значение. Они позволяют устанавливать соединения с удаленными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты, работу с телеконференциями (группами новостей), обеспечивают пересылку факсимильных сообщений и выполняют огромное множество иных операций в компьютерных сетях.

Средства обеспечения компьютерной безопасности. К этой, достаточно широкой категории, относятся средства пассивной и активной защиты данных от повреждения, а также средства защиты от несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных.

В качестве средств пассивной защиты используют служебные программы, которые предназначены для резервного копирования. Нередко они обладают и базовыми свойствами диспетчеров архивов (архиваторов). Как активную защиту от различных вредоносных программ, используют антивирусное программное обеспечение. Для защиты данных от несанкционированного доступа, их просмотра и изменения используются специальные системы, которые основываются на криптографии.

4. ПОНЯТИЕ ОБ ИНФОРМАЦИОННОМ И МАТЕМАТИЧЕСКОМ ОБЕСПЕЧЕНИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

На одном уровне с аппаратным и программным обеспечением средств вычислительной техники, иногда, имеет смысл рассматривать информационное обеспечение, под которым понимают совокупность программ и предварительно подготовленных данных, необходимых для работы данных программ.

Как пример, можно рассмотреть систему автоматической проверки орфографии в тексте, который нужно отредактировать. Работа данной системы заключается в том, что лексические единицы исходного текста сравниваются с заранее заготовленным эталонным массивом данных (словарем). В этом случае для успешной работы системы есть необходимость иметь возможность подключения к специальным наборам словарей извне, ведь аппаратного и программного обеспечения специальных словарей недостаточно. Это пример информационного обеспечения вычислительной техники.

В специализированных компьютерных системах (бортовых компьютерах автомобилей, судов, ракет, самолетов, космических летательных аппаратов и т. п.) совокупность программного и информационного обеспечения называют математическим обеспечением. Как правило, оно «жестко» записывается в микросхемы ПЗУ и может быть изменено только путем замены ПЗУ или его перепрограммирования на специальном оборудовании.

4.1. МАТЕМТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ

Математическое обеспечение – это совокупность программ и программных комплексов, с помощью которых преобразуются алгоритмы программ пользователя, которые записываются на алгоритмических языках высокого уровня, в последовательность команд, понимаемых электроникой ЭВМ, организуется автоматическое прохождение задач пользователей на ЭВМ, обеспечивается эффективное использование оборудования ЭВМ.

Необходимость повышения производительности труда программистов и специалистов, эксплуатирующих ЭВМ, повлекло за собой появление математического обеспечения. Ведь действительно, команды вычислительной машины представляют собой, с точки зрения возможности записи алгоритма, достаточно элементарные операции, и запись алгоритма в виде последовательности этих команд является трудоемкой работой. Это и явилось главным стимулом создания средств автоматизации программирования.

Происходило укрупнение операций, которые понимались электроникой машины, но это не помогло решить проблему. Даже у современных ЭВМ команды, обычно, представляют собой элементарные операции. Существенно больший успех был достигнут во время создания программных средств, которые облегчали программирование. Первым шагом было создание языка, который позволял программировать на автокоде. Программа на автокоде фактически представляет собой ту же последовательность команд ЭВМ, но записанных символическими обозначениями - в мнемоническом виде. Преобразование мнемонического кода программы в команды машины осуществляются специальными программами - ассемблерами. Затем появились макроассемблеры, дающие возможность использовать в текстах программ макрооператоры, которые обеспечивали выполнение группы команд машины.

Следующим этапом автоматизации программирования было создание алгоритмических языков высокого уровня. Существует свыше тысячи алгоритмических языков различного назначения, применение которых существенно сокращает затраты на разработку и создание программ.

Первым, кто получил широкое распространение, стал язык фортран. Затем появились языки алгол, алгамс, а в СССР и язык альфа, предназначенные в основном для проведения научно-технических расчетов.

Для записи алгоритмов обработки экономической информации был создан язык кобол.

Алголоподобный язык паскаль имеет средства для описания структуры данных.

Для работы с текстовой информацией предназначены языки лисп, снобол, амбит, сдл и другие.

Для описания алгоритмов проведения аналитических преобразований на ЭВМ получила широкое распространение система Reduce, а в СССР и язык аналитик. Как развитие и обобщение языков фортран, алгол и кобол появились языки ПЛ/1 и алгол-68.

4.2. ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧНИЕ СИСТЕМ

С развитием языковых средств, так же на одном уровне велись работы по созданию библиотек стандартных программ.

Существуют тысячи подпрограмм, программ и программных комплексов, которые реализуют алгоритмы общего и специального назначения с использованием методов вычислительной математики. Это - вычисление элементарных и специальных функций, линейная алгебра, счет интегралов, численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений и уравнений с частными производными, метод наименьших квадратов и т.д. Стандартные программы организовывались в виде библиотек подпрограмм, записывающихся на магнитные ленты или диски, и были легкодоступными. Для того чтобы вызвать подпрограмму, нужно просто поставить в программе, оператор обращения к ней.

Очень часто хранение применяемые подпрограммы происходит в видеостандартных модулях загрузки на языке, очень близоком к кодам ЭВМ. Как правило, трансляторы с алгоритмических языков, выдают результат своей работы в виде последовательности отдельных подпрограмм и процедур, которые записываются сразу же после трансляции во временную библиотеку, в виде стандартных модулей загрузки. Далее объединяется отдельная подпрограмма в рабочую программу в кодах ЭВМ с соответствующей настройкой, осуществляемую или перед началом счета, или во время счета в момент вызова конкретной подпрограммы. В некоторых системах объединение отдельных оттранслированных ранее частей программ в единую программу осуществляет редактор связей, а загрузчик только располагает готовую программу в памяти машины.

На одном уровне с пополнением библиотеки стандартных подпрограмм все большее распространение получает практика, при которой, происходит создание пакетов прикладных программ, рассчитанных на решение не отдельной задачи, а целого класса задач. Пакет программ представляет собой совокупность подпрограмм, работающих под управлением головной программы. Режим работы пакета задается посредством специализированного программно-ориентированного языка, чаще всего являющегося подмножеством обычного профессионального языка.