Практическая работа № 6

Тема: Компьютер.

Наименование:          Программное обеспечение компьютера. Операционная система.

Цель работы:  Сформировать у учащихся знания о назначении, функциональных возможностях и элементах программного обеспечения персонального компьютера, дать краткую характеристику этим элементам.

1.       Краткие теоретические сведения.

I. Структура программного обеспечения персонального компьютера

Если мы рассмотрим компьютер до его включения, то заметим, что он представляет собой множество устройств, подключенных к системному блоку. Внутри блока, как ранее было изучено, находится большая пластина — системная плата, к которой и подсоединяются компоненты компьютерной системы.

Невключенный компьютер представляет собой нагромождение железа и пластмассы, но после включения он преображается и оживает: с ним можно играть в игры, набирать тексты, прослушивать музыку и выполнять множество других действий. Почему такое становится возможным?

Все это происходит благодаря использованию различных программ, одни из которых управляют компьютером, вторые предоставляют возможности по работе с текстом и графикой, третьи выполняют другие не менее важные функции.

Совокупность программ компьютера называется программным обеспечением (ПО). В зависимости от назначения (функциональных возможностей) программное обеспечение подразделяется на системное, прикладное и системы программирования (инструментальные средства) (рис. 1).

II. Системное программное обеспечение

Работоспособность компьютера обеспечивают программы, составляющие системное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение (СПО) — это совокупность программных средств, предназначенных для поддержания функционирования компьютера и управ­ления устройствами вычислительной системы. К основным элементам СПО относятся операционные системы, диалоговые (файловые) оболочки, драйверы и утилиты (сервисные программы) (рис. 2).

Операционные системы

Главным компонентом СПО является операционная система (ОС) — системный комплекс взаимосвязанных программ, который служит посредником при организации диалога пользователя с компьютером, управляет распределением и использованием компьютерных ресурсов, руководит работой всех аппаратных средств компьютера.

От ОС зависит и качество работы ПК, и удобство работы пользователя. Поэтому не случайно по функциональным возможностям ее сравнивают с нервной системой человека.

К настоящему времени созданы сотни ОС, наиболее известные из которых — MS-DOS, Windows, Linux (распространены в Европе), UNIX (распространена в США). В России популярна ОС Windows, отличающаяся от большинства систем не только своим интерфейсом (внешним видом), но и общей концепцией работы: в основу Windows положены объектно-ориентированный подход и так называемая оконная технология — для каждой программы на экране отводится прямоугольная область (окно), где проводятся все операции с данными. В настоящее время распространены следующие версии ОС Windows: Windows 95, Windows 98,Windows 2000, Windows XP (указаны в порядке появления). Каждая новая версия дополняет предыдущие, расширяя их возможности.

К основным функциям ОС наряду с управлением аппаратными средствами и фай­ловой системой относятся ввод-вывод данных, обработка команд, организация пользовательского интерфейса и др.

Состав ОС:

1.                     Базовый модуль BIOS (ядро ОС) – управляет работой программ и файловой системой, обеспечивает доступ к ней  обмен файлами между периферийными устройствами.

2.                     Командный процессор – расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру.

3.                     Драйверы периферийных устройств – программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором.

4.                     Дополнительные сервисные программы (утилиты) – делают удобным  и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.

Загрузка ОС.

Первый этап: в системном блоке компьютера находится постоянное запоминающее устройство (постоянная память – ROM – память с доступом только для чтения), в котором содержатся программы тестирования блоков компьютера и первого этапа загрузки ОС. Они начинают выполняться с первым импульсом тока при включении компьютера (это возможно, поскольку информация в ROM хранится в виде электронных схем, что допускает ее сохранение и после выключения компьютера, то есть она обладает свойством энергонезависимости). На этом этапе процессор обращается к диску и проверяет наличие на определенном  месте (в начале диска) очень небольшой программы-загрузчика. Если эта программа обнаружена, то она считывается в оперативную память и ей передается управление.

Второй этап: загрузчик ищет на диске базовый модуль (файлы io.sys,  msdos.sys), переписывает его в память и передает ему управление.

Третий этап: производится загрузка драйверов, далее в состав базового модуля входит основной загрузчик, который ищет остальные модули ОС и считывает их в оперативную память. После окончания загрузки ОС передается управление командному процессору (command.com) и на экране появляется приглашение  системы к вводу команд

Диалоговые (файловые) оболочки (файловые менеджеры)

На заре создания персональных компьютеров управление ими осуществлялось путем ручного набора команд с клавиатуры, для чего было необходимо помнить не только форматы (правила написания) команд, но и местонахождение тех объектов, с которыми предстояло работать. Для облегчения работы пользователя были разработаны диалоговые оболочки — комплексы программ, создающих для пользователя удобный интерфейс, упрощающих реализацию диалога между пользователем и компьютером, делающих наглядным и простым выполнение базовых операций над объектами операционной системы (файлами и каталогами). По внешнему виду диалоговые оболочки подразделяются на текстовые (например, Norton Commander) и графические (Windows 3.1).

Современные операционные системы за счет графического интерфейса упростили взаимодействие пользователя с компьютером, но, несмотря на это, диалоговые оболочки по-прежнему достаточно широко применяются и пользуются популярностью. Одной из известных на данный момент оболочек является Windows Commander — аналог известной программы 90-х гг. Norton Commander.

Драйверы

Драйверы — это программы, обеспечивающие взаимодействие прикладных программ и операционной системы с внешними устройствами. Именно драйверы отвечают за обработку информации, поступающей от таких устройств, как мышь, клавиатура, принтер и сканер.

Утилиты (сервисные программы)

Жизнь пользователя сложна без утилит — программ вспомогательного назначения, обеспечивающих дополнительный сервис (форматирование дискет, восстановление ошибочно удаленных файлов, дефрагментация файлов на диске и т. п.). Условно все программы этой группы подразделяются на архиваторы, антивирусные программы и программы обслуживания дисков (рис. 3).

Архиваторы (программы-упаковщики) позволяют за счет применения специальных методов сжатия уплотнять информацию, освобождая место на носителях информации.

Антивирусные программы предназначены для предотвращения заражения компьютера компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения, если оно произошло.

Программы обслуживания дисков отвечают за системную обработку дисковой информации.

Ниже в таблице перечислены основные из этих программ и их назначение.

III. Системы программирования

В отличие от программ, входящих в состав СПО, которые применяются либо человеком для обеспечения удобства работы с компьютером, либо самим компьютером для передачи информации от одного устройства к другому, с помощью систем программирования пользователь имеет возможность самостоятельно конструировать программы для управления компьютером.

Система программирования — это комплекс инструментальных программных средств, обеспечивающий создание, модификацию и отладку на одном из языков программирования компьютерных программ. В состав системы программирования входят язык программирования и специальные программные обслуживающие средства.

Системы программирования, если продолжить проводить аналогии, можно сравнить с инструментами для ремонта бытового оборудования.

IV. Прикладное программное обеспечение

Большую часть времени за компьютером пользователь проводит, работая с прикладным ПО (ППО) — совокупностью программ, посредством которых он решает свои информационные задачи, не прибегая к системам программирования.

ППО подразделяется на программы общего назначения, программы специального назначения и программы профессионального уровня (рис. 4).

Программы общего назначения

В данный класс входят программы, используемые большинством пользователей и не требующие для освоения специфических знаний из других, не связанных с информатикой, наук (рис. 5).

Текстовые редакторы.

Текстовый редактор — это программа для работы с символьной информацией. Существуют сотни текстовых редакторов, различных как по функциональным воз­можностям, так и по сложности освоения работы с ними. По назначению выделя­ются редакторы текстов программ, редакторы документов, издательские системы и специализированные редакторы (рис. 6).

Редакторы текстов программ рассчитаны на набор и редактирование текстов программ того или иного языка программирования. Количество выполняемых ими функций невелико — построчное написание программы, сохранение и считывание текста программы и т. д.

Редакторы документов ориентированы на работу с текстами, имеющими структуру документа, т.е. состоящими из разделов, страниц, полей, абзацев и т. д. Помимо общих функций данные редакторы обеспечивают работу со шрифтами, печать верхних и нижних заголовков страниц, работу с графикой и т. д. Большинство таких программ поставляются со встроенными «корректорами» — программами, служащими для обнаружения грамматических ошибок, и перекодировщиками, обеспечивающими совместимость текстовых документов при переносе их из среды одного текстового редактора в среду другого. В некоторых редакторах документов имеется возможность не только использовать встроенные корректоры текстов, но и подключать их извне.

Издательские системы позволяют создавать сложные документы (рекламные буклеты, газеты, журналы, книги) высокого качества. В них процесс верстки автоматизирован, т.е. встроены специальные средства для размещения текста по страницам со вставкой рисунков, фотографий.

Специализированные редакторы созданы для пользователей, работающих с документами, в которых встречаются емкие формулы (например, математические или химические) и специальные символы (например, нотные знаки).

Графические редакторы.

Графический редактор — это программа для работы с графической информацией. Она предоставляет пользователю среду, моделирующую деятельность художника. По специализации выделяют графические редакторы общего и специального назначения. Посредством первых можно строить и редактировать несложные изображения, копировать и перемещать фрагменты изображений, сохранять и считывать графическую информацию; при помощи вторых проектируются сложные в техническом отношении объекты, моделируются различные процессы, создаются рекламные проспекты.

Пакеты анимационной графики.

Данный вид ППО по функциональным возможностям напоминает графические редакторы, но, в отличие от них, в пакетах анимационной графики работа идет преимущественно не со статической, а с динамической графической информацией. Условно пакеты анимационной графики можно разбить на пакеты начального уровня и пакеты профессионального уровня. Первые позволяют строить несложные динамические образы, реализовывать простейшие эффекты, вторые обладают большим количеством возможностей.

Музыкальные редакторы.

Музыкальный редактор — это программа для создания и обработки звуковой информации.

Количество музыкальных редакторов не так велико, как количество текстовых и графических редакторов. Наиболее простые из них позволяют имитировать1-2 инструмента, и составлять композиции понотно; сложные музыкальные редакторы воспроизводят одновременно до десятков инструментов, а музыка пишется поблочно для каждого инструмента и потом соединяется воедино.

Табличные процессоры.

Табличный процессор — это программа для обработки данных, представленных в виде таблицы. Таблицы, обрабатываемые табличным процессором, называются электронными таблицами. Визуально электронные таблицы отображаются в виде прямоугольных таблиц, состоящих из строк и столбцов, пересечение которых образует ячейки. Каждая ячейка имеет свой адрес, состоящий из двух координат — имени столбца и номера строки, на пересечении которых она располагается. В ячейках могут содержаться числа, текст или формулы, задающие зависимость значения в одной ячейке от данных, находящихся в других ячейках.

Табличные процессоры обычно применяются тогда, когда ведется работа с относительно сложными формулами и большими объемами исходных данных. Используя табличный процессор, можно просматривать, задавать и изменять содержимое ячеек в электронных таблицах, осуществлять поиск и сортировку данных в них, изменяя значения исходных параметров, наблюдать за изменением расчетных параметров и анализировать получаемые результаты.

Базы, данных и системы, управления базами данных.

База данных — это набор данных, организованных по определенным правилам, предусматривающим общие принципы описания, хранения и манипулирования ими. В зависимости от организации данных выделяют иерархические, сетевые и реляционные базы данных. В первых для связи между объектами используются структуры в виде деревьев, когда объекты нижнего уровня подчинены объектам верхнего уровня, во вторых данные представлены сетями и объекты могут быть связаны друг с другом любым количеством связей, третьи характеризуются таблич­ным представлением, и каждая запись в таблице содержит информацию, относящуюся только к одному конкретному объекту.

Обработкой баз данных занимаются системы управления базами данных (СУБД) — комплекс программ и языковых средств, предназначенных для создания и ведения базы данных, ввода, редактирования и удаления данных, организации взаимодействия баз данных с прикладными программами, обеспечения управления данными, доступа к ним, создания запросов и отчетов. Посредством СУБД определяются физическая и логическая структуры базы данных. Физический уровень описания отражает способ физического хранения данных; логическое описание — это тот вид данных, который доступен пользователю и которым он оперирует.

Интегрированные пакеты.

Интегрированный пакет — это набор взаимосвязанных прикладных программ, ориентированных на решение комплекса задач и поддерживающих единый способ взаимодействия пользователя со всеми программами из пакета, а также единый способ представления данных. Обычно такие пакеты включают в себя текстовый редактор, табличный процессор, СУБД, пакет графического отображения данных и телекоммуникационную программу.

Основной причиной появления интегрированных пакетов считается потребность в совместном использовании данных разных форматов. Поэтому такие пакеты разрабатывались по принципу единой (интегрированной) системы. В средствах интеграции выделяют четыре механизма:

• буфер обмена,

• технологию OLE,

• конвертирование файлов,

• непосредственный обмен данными с использованием общей оболочки.

Первый механизм основан на выделении в оперативной памяти области («буфера обмена»), в которую заносится информация для ее последующего переноса в другую программу. Информация в буфере хранится до занесения в него другой информации. Второй механизм основан на возможности включения в документ одного приложения документа другого приложения, что позволяет осуществлять редактирование внедренного документа, как в новом, так и старом приложении. Суть третьего механизма заключается в записи информации в файл определенного формата так, чтобы документ мог быть прочитан в другом приложении данного пакета. Четвертый механизм (например, в интегрированном пакете Framework) основан на том, что для реализации обмена данными используется метод «отрезания» данных от файла в одном приложении и «приклеивания» их к файлу в другом приложении.

Преимущества интегрированных пакетов проявляются в предоставлении пользователю однотипных средств доступа к данным различного вида и упрощении их переноса из одной программы пакета в другую. К недостаткам можно отнести повышенные требования к системным ресурсам.

Коммуникационные программы.

Коммуникационные программы — это программы, обеспечивающие возможность передачи данных по компьютерным сетям. Среди большого количества программ этого вида можно выделить такие, как Outlook Express, Internet Mail, Microsoft Exchange и др.

Узкоспециализированные программы.

Программы данного класса, как правило, используются для решения узкого круга задач. Среди наиболее популярных программ можно выделить программы для сканирования документов, программы-переводчики и программы-словари.

Программы для сканирования предназначены для автоматического перевода печатных копий документов в электронный вид. Программы-переводчики позволяют переводить информацию с одного естественного языка на другой. Программы-словари — это электронные версии обычных словарей с некоторыми весьма удобными дополнительными возможностями.

Программы специального назначения

2. Задания.

1. Внимательно изучите теоретический материал.

2. Дается список названий программ или имен файлов. Необходимо выяснить, к какому классу — текстовым или графическим редакторам, драйверам, системам программирования и т. д. — относятся эти программы. Названия: HTML, «Слово и Дело», lexicon.ехе, mouse.com, C+, Проводник, Блокнот.

3. Заполните предложенную схему, из каких моделей состоит ОС. Какие модули ОС при работе компьютера должны обязательно находится в оперативной памяти?

4. Выберите из предложенного списка программы, относящиеся к А) системному ПО; Б) прикладному ПО. Список программ: программа обучения английскому языку; MS WORD; MS-DOS; DrWeb; WINDOWS; тренажер клавиатуры; WinZip; компьютерная игра; ColerDraw.

5. Ответить на вопросы теста:

Тест

1. Операционная система - это:

а) совокупность основных устройств компьютера;

б) система программирования на языке низкого уровня;

в) набор программ, обеспечивающий работу всех аппаратных устройств компьютера и доступ пользователя к ним;

г) совокупность программ, используемых для операций с документами;

д) программа для уничтожения компьютерных вирусов.

2. Программы, «вшитые» в ПЗУ, входят в состав:

а) загрузчика ОС;

б) файла IO.SYS;

в) BIOS;

г) файла MSDOS.SYS;

д) файла COMMAND. СОМ.

3. Программой архиватором называют:

а) программу для уменьшения информационного объема (сжатия) файлов;

б) программу резервного копирования файлов;

в) интерпретатор; •

г) транслятор;

д) систему управления базами данных.

4. Отличительными особенностями компьютерного вируса являются:

а) значительный объем программного кода;

б) необходимость запуска со стороны пользователя;

в) способность к повышению помехоустойчивости операционной системы;

г) легкость распознавания;

д) маленький объем; способность к самостоятельному запуску и многократному копированию кода, к созданию помех корректной работе компьютера.

5. Степень сжатия файла зависит:

а) исключительно от типа файла;

б) от типа файла и программы-архиватора;

в) только от программы-архиватора;

г) от производительности компьютера;

д) от объема оперативной памяти персонального компьютера, на котором производится архивация файла.

6. Операционные системы входят в состав:

а) прикладного программного обеспечения;

б) системного программного обеспечения;

в) системы управления базами данных;

г) систем программирования;

д) уникального программного обеспечения.

7. Назовите «лишнюю» программу:

a) Turbo-Pascal;     б) Excel;             в) Word;

г) Access;               д) Internet Explorer.

8. С использованием архиватора Arj лучше всего сжимаются:

а) тексты;                б) рисунки;    в) фотографии;

г) видеофильмы;    д) игровые программы.

9. Norton Commander представляет собой:

а) операционную систему;

б) программную оболочку MS DOS;

в) программную оболочку Windows;

г) редактор спрайтов;

д) интерпретатор языка программирования.

10. Программный продукт (пакет), включающий несколько однофункциональных взаимосвязанных программ, называется:

а) интеллектуальной системой;      б) интерфейсом;

в) интегрированной системой;        г) интерпретатором;      д) операционной системой

3. Оформление отчета:

1. Переписать основные определения из теоретической части методического пособия в тетрадь.

2. Выполнить п. 2, 3, 4, 5 задания в тетради.

4. Контрольные вопросы.

1.       Что такое программное обеспечение и как можно квалифицировать программное обеспечение?

2.       Приветите характеристику основных видов СПО, ППО. Что входит в систему программирования?

3.       Как происходит процесс загрузки ОС?

4.       Что такое пользовательский интерфейс?

5.       Без какого типа ПО работа компьютера невозможна?

6.