Файл: Состав и свойства вычислительных систем. Информационное и математическое обеспечение вычислительных систем (Другие виды классификации компьютеров).pdf

Базовый уровень - самый низкий уровень программного обеспечения. Он отвечает за взаимодействие с базовым оборудованием. Как правило, базовые программные средства непосредственно включены в базовое оборудование и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ROM - Read Only Memory, ПЗУ). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены во время работы. В тех случаях, когда изменение базового программного обеспечения во время работы технически осуществимо, вместо микросхем ПЗУ используются перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (EPROM - Erasable and Programmable Read Only Memory, ППЗУ - стираемое и программируемое постоянное запоминающее устройство). В этом случае изменение содержимого ПЗУ может выполняться как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш-технологией), так и вне ее, на специальных устройствах, называемых программистами.

Системный уровень - является переходным уровнем. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие других программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют посреднические функции. Производительность всей вычислительной системы в целом во многом зависит от программного обеспечения на этом уровне. Так, например, при подключении нового оборудования к компьютерной системе должна быть установлена программа на системном уровне, которая обеспечивает взаимосвязь с этим оборудованием для других программ. Конкретные программы, которые отвечают за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств - они являются частью программного обеспечения системного уровня. Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в компьютерную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные инструменты называются инструментами пользовательского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте. Комбинация программного обеспечения системного уровня формирует ядро операционной системы компьютера. Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен для установки программ более высокого уровня, для взаимодействия программного обеспечения с оборудованием. и, самое главное, для взаимодействия с пользователем. То есть наличие ядра операционной системы является обязательным условием возможности практической работы человека с компьютерной системой.

---

Программное обеспечение на служебном уровне взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение утилит (их также называют утилитами) - автоматизировать работу по проверке, настройке и наладке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций системных программ. Некоторые утилиты (обычно сервисные программы) изначально включены в операционную систему, но большинство утилит являются внешними по отношению к операционной системе и служат для расширения ее функций. Существует два альтернативных направления в разработке и эксплуатации служебных программ: интеграция с операционной системой и автономное функционирование. В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свойства системных программ, делая их более удобными для практической работы. Во втором случае они слабо связаны с системным программным обеспечением, но предоставляют пользователю больше возможностей для персонализации их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.

Программное обеспечение прикладного уровня — это комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются определенные задачи на заданном рабочем месте. Спектр этих задач необычайно широк - от производства до творческого и занимательно-обучающего. Огромный функциональный спектр возможных приложений компьютерной техники обусловлен наличием прикладных программ для различных видов деятельности.

Поскольку существует прямая связь между прикладным программным обеспечением и системным программным обеспечением (первое зависит от второго), можно утверждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависят от типа используемой операционной системы, на каких системных инструментах она содержит свое ядро, так как обеспечивает взаимодействие триединого комплекса человек - программа - оборудование.

1. Классификация прикладных программных средств

Текстовые редакторы

Основные функции этого класса прикладных программ заключены в вводе и редактировании текстовых данных. Дополнительные функции включают в себя автоматизацию процессов ввода и редактирования. Для ввода, вывода и хранения данных текстовые редакторы вызывают и используют системное программное обеспечение. Однако это также характерно для всех других типов прикладных программ. Из этого класса прикладных программ обычно начинают знакомство с программным обеспечением и используют его для развития основных навыков взаимодействия с компьютерной системой.

---

Текстовые процессоры

Основное различие между текстовыми редакторами и текстовыми процессорами заключается в том, что вторые позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать его, то есть оформлять. Соответственно, основные средства текстовых процессоров включают в себя средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, составляющих итоговый документ, а дополнительные включают в себя автоматизацию процесса форматирования. Современный стиль работы с документами предполагает два альтернативных подхода - работа с бумажными документами и работа с электронными документами (с использованием безбумажной технологии). Поэтому, говоря о форматировании документов с помощью текстовых процессоров, следует иметь в виду два принципиально различных направления - форматирование документов, предназначенных для печати, и форматирование электронных документов, предназначенных для отображения на экране. Техники и методы в этих случаях значительно различаются. Соответственно, текстовые процессоры также различаются, хотя многие из них успешно сочетают оба подхода.

Графический редактор

Это обширный класс программ, предназначенных для создания и/или обработки графических изображений. В этом классе выделяются следующие категории: растровые редакторы, векторные редакторы и программное обеспечение для создания и обработки трехмерной графики (3D-редакторы).

Растровые редакторы используются в тех случаях, когда графический объект представлен в виде комбинации точек, которые образуют растр и имеют свойства яркости и цвета. Этот подход эффективен, когда графическое изображение имеет много полутонов и информация о цвете элементов, составляющих объект, является более важной, чем информация об их форме. Это типично для фотографических и печатных изображений. Растровые редакторы широко используются для обработки изображений, ретуширования, создания фотоэффектов и художественных композиций (коллажей). Возможности создания новых изображений с использованием растровых редакторов ограничены и не всегда удобны. В большинстве случаев художники предпочитают использовать традиционные инструменты, после чего они вводят чертеж в компьютер, используя специальное оборудование (сканеры), и завершают работу с помощью растрового редактора, применяя специальные эффекты.

Векторные редакторы отличаются от растровых тем, как они представляют данные изображения. Элементарный объект векторного изображения — это не точка, а линия. Этот подход типичен для графических и чертежных работ, в которых форма линий важнее, чем информация о цвете отдельных точек, из которых она состоит. В векторных редакторах каждая строка рассматривается как математическая кривая третьего порядка и, соответственно, представляется не комбинацией точек, а математической формулой (числовые коэффициенты этой формулы хранятся в компьютере). Такое представление намного более компактно, чем растровое, соответственно, данные занимают гораздо меньше места, однако построение любого объекта не выполняется простым отображением точек на экране, а сопровождается непрерывным преобразованием параметров кривой в координаты экрана или печатного изображения. Соответственно, работа с векторной графикой требует более производительных вычислительных систем. Из элементарных объектов (линий) создаются простейшие геометрические объекты (примитивы), из которых, в свою очередь, составляются законченные композиции. Художественная иллюстрация, выполненная с использованием векторной графики, может содержать десятки тысяч простых объектов, взаимодействующих друг с другом. Векторные редакторы удобны для создания изображений, но практически не используются для обработки готовых чертежей. Они широко используются в рекламном бизнесе, для оформления обложек в печатных изданиях и везде, где стиль рисунка близок к чертежу.

---

Редакторы трехмерной графики используются для создания 3D-композиций. У них есть две характерные особенности. Во-первых, они позволяют гибко управлять взаимодействием свойств поверхности отображаемых объектов со свойствами источников света и, во-вторых, позволяют создавать трехмерную анимацию. Поэтому редакторы трехмерной графики часто называют 3D-аниматорами.

Системы управления базами данных

Базами данных (БД) - огромные массивы данных, организованные в виде табличных структур. Основными функциями систем управления базами данных являются:

• создание пустой (незаполненной) структуры базы данных;
• предоставление средств для его заполнения или импорта данных из таблиц другой базы данных;
• обеспечение доступа к данным, а также предоставление средств (инструментов) поиска и фильтрации.

Многие системы управления базами данных дополнительно предоставляют возможность проводить простой анализ и обработку данных. В результате можно создавать новые таблицы БД на основе существующих. В связи с широким использованием сетевых технологий, современные системы управления базами данных также должны работать с удаленными и распределенными ресурсами, расположенными на серверах всемирной компьютерной сети.

Электронные таблицы

Электронные таблицы предоставляют комплексные инструменты для хранения различных типов данных и их обработки. В некоторой степени они похожи на системы управления базами данных, но основное внимание уделяется не хранению массивов данных и предоставлению доступа к ним, а преобразованию данных в соответствии с их внутренним содержимым. В отличие от баз данных, которые обычно содержат широкий спектр типов данных (от числовых и текстовых до мультимедийных), электронные таблицы характеризуются повышенным вниманием к числовым данным. Но электронные таблицы предоставляют более широкий спектр методов для работы с данными числового типа. Основное свойство электронных таблиц заключается в том, что при изменении содержимого любых ячеек таблицы содержимое может автоматически изменяться во всех других ячейках, связанных с измененным соотношением, определяемым математическими или логическими выражениями (формулами). Простота и удобство работы с электронными таблицами получили широкое применение в бухгалтерском учете в качестве универсальных инструментов для анализа финансовых, товарных и сырьевых рынков, доступных инструментов для обработки результатов технических испытаний, то есть везде, где необходимо автоматизировать регулярно повторяющиеся вычисления больших достаточно больших числовых данных.

---

Системы автоматизированного проектирования (CAD - системы)

Эти системы предназначены для автоматизации проектных работ. Они используются в машиностроении, приборостроении, архитектуре. В дополнение к чертежной и графической работе эти системы позволяют выполнять простые расчеты (например, расчеты прочности деталей) и выбирать готовые элементы конструкции из обширных баз данных. Отличительной особенностью систем CAD является автоматическое обеспечение на всех этапах проектирования технических условий, норм и правил, что освобождает дизайнера (или архитектора) от нетворческой работы. Например, в машиностроении системы CAD могут на основе сборочного чертежа изделия автоматически выполнять рабочие чертежи деталей, готовить необходимую технологическую документацию с указанием последовательности переходов обработки, назначать необходимые инструменты, станки и управляющие устройства, а также подготовить управляющие программы для станков с числовым программным управлением (ЧПУ), промышленных роботов и гибких автоматических линий. Сегодня системы автоматизированного проектирования являются необходимым компонентом, без которого теряется эффективность внедрения гибких производственных систем (ГПС) и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП).

Настольные издательские системы

Целью этого класса программ является автоматизация верстки печатных изданий. Этот класс программного обеспечения есть ничто иное, как промежуточный процесс между текстовыми процессами и системами автоматизированного проектирования. Теоретически текстовые процессоры предоставляют инструменты для встраивания объектов различного характера в текстовый документ, например, объекты векторной и растровой графики, а также позволяют контролировать взаимодействие между текстовыми параметрами и параметрами внедренных объектов. Однако на практике для изготовления печатной продукции эти инструменты либо функционально недостаточны с точки зрения требований к печати, либо недостаточно удобны для продуктивной работы. Настольные издательские системы отличаются от текстовых процессоров продвинутыми средствами управления взаимодействием текста с параметрами страницы и графическими объектами. С другой стороны, они отличаются уменьшенной функциональностью для автоматизации ввода и редактирования текста. Типичное использование настольных издательских систем заключается в том, что они применяются к документам, предварительно обработанным в текстовых редакторах и графических редакторах.

---