Классификация программного обеспечения

Программное обеспечение является необходимой составной частью любого компьютера. Современный компьютер представляет собой систему, состоящую из аппаратной части и программного обеспечения [ПО]. Программное обеспечение - это совокупность программ, хранящихся на устройствах долговременной памяти компьютера и предназначенных для массового использования. Для компьютеров, работающих в составе компьютерных сетей, оказываются доступными информационные ресурсы компьютеров-серверов. В состав ПО персональных компьютеров входят как универсальные средства. так и прикладные программы, ориентированные на отдельные проблемные области. ПО ЭВМ можно разделить на несколько классов в зависимости от назначения.

Системное ПО предназначено, прежде всего для обслуживания самого компьютера, для управления работой его устройств. Главной частью системного ПО является операционная система, составляющая ядро программного обеспечения. Операционные системы - это комплекс программ, обеспечивающих управление устройствами компьютера, взаимодействие с пользователем и работу с файлами.

Ядро операционной системы обычно дополняется набором сервисных программ, которые служат разным целям; с их помощью производится форматирование дисков, установка параметров внешних устройств и др.

Системы программирования - это комплекс инструментальных программных средств, предназначенных для работы на одном из языков программирования. Программисты пишут программы на языках программирования. В настоящее время существует множество различных языков программирования [Паскаль, Си, Бейсик и др.]. Системы программирования предоставляют сервисные возможности программистам для разработки их собственных компьютерных программ.

Разработка любого системного и прикладного программного обеспечения осуществляется с помощью систем программирования, в состав которых входят:

трансляторы с языков высокого уровня;
средства редактирования, компоновки и загрузки программ;
отладчики машинных программ.

Прикладные программы предназначены для того, чтобы обеспечить применение компьютеров в различных сферах деятельности человека. С их помощью люди решают свои профессиональные задачи, учатся определенным навыкам. К прикладным программам и пакетам программ можно отнести, в частности, следующие:

текстовые редакторы;
электронные таблицы;
графические системы;
системы мультимедиа;
обучающие программы;
математически пакеты;
сетевые приложения;
системы управления базами данных;
системы автоматизированного проектирования;
автоматизированные системы научных исследований;
системы автоматического управления.

Операционная система

Важнейшей частью ПО компьютера является системное ПО. К системному ПО, прежде всего, относится операционная система [ОС] компьютера. Операционная система - это комплекс программ, обеспечивающих:

управление ресурсами, т.е. согласованную работу всех аппаратных средств компьютера;
управление процессами, т.е. выполнение программ;
пользовательский интерфейс, т.е. диалог пользователя с компьютером.

За время развития компьютеров ОС претерпели существенные изменения. Первые ОС были однопользовательскими и однозадачными. Эффективность работы компьютеров была невысокой из-за простоев всех устройств, кроме одного. Позже появились однопользовательские многозадачные ОС, обеспечивавшие постановку заданий в очередь, параллельное выполнение заданий, разделение ресурсов компьютера между заданиями. Этому способствовало важнейшее техническое решение - появление у внешних устройств собственных процессоров. Наиболее сложны многопользовательские многозадачные ОС, работающие в режиме разделения времени между пользователями.

ОС для ПК за время существования этих компьютеров претерпели значительные изменения, прежде всего, потому, что этот класс ПО наиболее зависим от аппаратной части компьютера. Основным изменением аппаратной части является увеличение разрядности центрального процессора. Разрядность показывает сколько бит данных за один такт может принять и обработать процессор. Первые персональные компьютеры были 8-разрядными, затем появились 16-разрядные и 32-разрядные. Современные ПК являются 64-разрядными и используют различные ОС: Windows-NT, Windows-2000, UNIX и ряд других.

До 90-x годов XX века была популярной операционная система MS-DOS. Однако, для работы с ней пользователь должен был иметь достаточную квалификацию: требовалось знание и точная синтаксическая запись большого количества команд MS-DOS. Поэтому появились программы-оболочки [оболочки над MS-DOS], типа Norton Commander, в которых ввод команд был заменен работой с меню и панелями, содержавшими списки файлов на диске. Однако, программы-оболочки предполагали текстовую форму представления информации. Более удобной формой представления информации является графическая, реализованная в ОС Windows.

Первые версии ОС Windows [например, Windows 3.1] включали в себя MS DOS как обязательную часть. Начиная с Windows 95, операционные системы могут работать без MS DOS. При необходимости запуска старых программ, MS DOS может имитироваться [эмулироваться] внутри Windows.

Таблицы размещения файлов

Для организации доступа к файлам, записанным на магнитных дисках, операционная система создает список секторов, выделенных каждому файлу. В действительности дисковое пространство обычно выделяется файлам блоками из нескольких секторов, называемых кластерами. В персональном компьютере каждый кластер чаще всего содержит от 4 до 16 секторов, а жесткий диск большой емкости - тысячи подобных кластеров. Для хранения сведений о том, какие кластеры и какому файлу выделены, операционная система ведет на каждом диске так называемую таблицу размещения файлов [FAT, File Allocate Table]. В этой таблице содержится по одному элементу для каждого кластера диска. Когда файл записывается на диск, операционная система записывает номер первого кластера, выделенного файлу, в том каталоге, в котором этот файл создается. Затем в представляющий этот кластер элемент FAT операционная система записывает номер следующего кластера, выделенного файлу; в элемент, представляющий тот кластер, операционная система записывает номер следующего и т.д. Таким образом, начиная поиск с каталога файла и следуя указателям в FAT, операционная система может осуществить выборку относящихся к файлу кластеров в соответствующем порядке, кластер за кластером. Ранние версии операционной системы Windows компании Microsoft использовали таблицы размещения файлов с 16-битовыми элементами, а это означало, что в этой таблице можно было представить номера только 64 Кбайт различных кластеров. Поскольку каждый кластер содержит около 2 Кбайт данных, одна таблица FAT позволяла описать только 128 Мбайт дискового пространства- максимальное значение, вполне разумное в те времена, когда устройства с жесткими дисками имели емкость всего лишь от 10 до 40 Мбайт. В настоящее время в таблице FAT используются 32-битовые элементы; это означает, что FAT можно использовать для записи информации о размещении файлов на дисках, емкость которых измеряется в терабайтах.