Офисное программное обеспечение составляют программы, обеспечивающие организационное управление деятельностью офиса, в том числе. Классификация программного обеспечения пк Понятие программного обеспечения его назначение

И программных документов, необходимых для эксплуатации этих программ.

Также - совокупность программ, процедур и правил, а также документации, относящихся к функционированию системы обработки данных .

Программное обеспечение является одним из видов обеспечения вычислительной системы , наряду с техническим (аппаратным), математическим, информационным, лингвистическим, организационным и методическим обеспечением

Классификация программного обеспечения

Классификация программного обеспечения

Программное обеспечение принято по назначению подразделять на системное , прикладное и инструментальное , а по способу распространения и использования на несвободное/закрытое , открытое и свободное . Свободное программное обеспечение может распространяться, устанавливаться и использоваться на любых компьютерах дома, в офисах, школах, вузах, а также коммерческих и государственных учреждениях без ограничений.

Системноепрограммноеобеспечение - это комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление компонентами компьютерной системы , такими как процессор , оперативная память , устройства ввода-вывода , сетевое оборудование , выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого аппаратура, а с другой - приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения , системное не решает конкретные прикладные задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т. д

Операционные системы

Операционная система - комплекс системных программ, расширяющий возможности вычислительной системы, а также обеспечивающий управление её ресурсами, загрузку и выполнение прикладных программ, взаимодействие с пользователями. В большинстве вычислительных систем ОС являются основной, наиболее важной (а иногда единственной) частью системного ПО.

Понятие операционной системы

Существуют две группы определений ОС: «совокупность программ, управляющих оборудованием» и «совокупность программ, управляющих другими программами». Обе они имеют свой точный технический смысл, который, однако, становится ясен только при более детальном рассмотрении вопроса о том, зачем вообще нужны операционные системы.

Есть приложения вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки - также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры - могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске . Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев, это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: файрволов , маршрутизаторов ).

Основные идеи ОС

Предшественником ОС следует считать служебные программы (загрузчики и мониторы), а также библиотеки часто используемых подпрограмм , начавшие разрабатываться с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов ). Служебные программы минимизировали физические манипуляции оператора с оборудованием, а библиотеки позволяли избежать многократного программирования одних и тех же действий (осуществления операций ввода-вывода , вычисления математических функций и т. п.).

В 1950 - 60-х годах сформировались и были реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы .

Функции ОС

Основные функции (простейшие ОС):

§ Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение.

§ Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода ).

§ Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память ).

§ Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск , компакт-диск и т. д.), организованным в той или иной файловой системе .

§ Пользовательский интерфейс.

§ Сетевые операции, поддержка стека протоколов.

Дополнительные функции:

§ Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность ).

§ Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.

§ Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.

§ Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация , авторизация ).

Встроенные программы

Встроенные программы или firmware - это программы, "зашитые" в цифровые электронные устройства.

Утилиты

Утилиты (англ. utility или tool ) - программы, предназначенные для решения узкого круга вспомогательных задач.

Иногда утилиты относят к классу сервисного программного обеспечения .

Утилиты используются для:

§ Мониторинга показателей датчиков и производительности оборудования - мониторинг температур процессора, видеоадаптера; чтение S. M.A. R.T. жёстких дисков;

§ Управления параметрами оборудования - ограничение максимальной скорости вращения CD-привода; изменение скорости вращения вентиляторов .

§ Контроля показателей - проверка ссылочной целостности; правильности записи данных.

§ Расширения возможностей - форматирование и/или переразметка диска с сохранением данных, удаление без возможности восстановления.

Типы утилит

§ Дисковые утилиты

¨ Дефрагментаторы

¨ Проверка диска - поиск неправильно записанных либо повреждённых различным путём файлов и участков диска и их последующее удаление для эффективного использования дискового пространства.

¨ Очистка диска - удаление временных файлов, ненужных файлов, чистка «корзины».

¨ Разметка диска - деление диска на логические диски, которые могут иметь различные файловые системы и восприниматься операционной системой как несколько различных дисков.

¨ Резервное копирование - создание резервных копий целых дисков и отдельных файлов, а также восстановление из этих копий.

¨ Сжатие дисков - сжатие информации на дисках для увеличения вместимости жёстких дисков.

§ Утилиты работы с реестром

§ Утилиты мониторинга оборудования

§ Тесты оборудования

§ ассемблеры - компьютерные программы, осуществляющие преобразование программы в форме исходного текста на языке ассемблера в машинные команды в виде объектного кода .

§ трансляторы - программы или технические средства, выполняющее трансляцию программы.

§ компиляторы - Программы, переводящие текст программы на языке высокого уровня, в эквивалентную программу на машинном языке.

§ интерпретаторы - Программы (иногда аппаратные средства), анализирующие команды или операторы программы и тут же выполняющие их

§ компоновщики (редакторы связей) - программы, которые производят компоновку - принимают на вход один или несколько объектных модулей и собирают по ним исполнимый модуль.

§ препроцессоры исходных текстов - это компьютерные программы, принимающие данные на входе, и выдающие данные, предназначенные для входа другой программы, например, такой, как компилятор

§ Отладчик (debugger)- является модулем среды разработки или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе.

§ текстовые редакторы - компьютерные программы, предназначенные для создания и изменения текстовых файлов, а также их просмотра на экране, вывода на печать, поиска фрагментов текста и т. п.

§ специализированные редакторы исходных текстов - текстовые редакторы для создания и редактирования исходного кода программ. Специализированный редактор исходных текстов может быть отдельным приложением, или быть встроен в интегрированную среду разработки (IDE).

§ библиотеки подпрограмм - сборники подпрограмм или объектов, используемых для разработки программного обеспечения.

§ Редакторы графического интерфейса

Системы управления базами данных

Системауправлениябазамиданных (СУБД) - специализированная программа (чаще комплекс программ), предназначенная для организации и ведения базы данных.

Так как системы управления базами данных не являются обязательным компонентом вычислительной системы, зачастую их не относят к системному программному обеспечению. Часто СУБД осуществляют лишь служебную функцию при работе других видов программ (веб-серверы, серверы приложений), поэтому их не всегда можно отнести к прикладному программному обеспечению. Поэтому СУБД иногда относят к промежуточному программному обеспечению (Middleware )

Основные функции СУБД

§ управление данными во внешней памяти (на дисках);

§ управление данными в оперативной памяти с использованием дискового кэша ;

§ журнализация изменений , резервное копирование и восстановление базы данных после сбоев;

§ поддержка языков БД (язык определения данных, язык манипулирования данными).

Классификация СУБД по способу доступа к БД

§ Файл-серверные

В файл-серверных СУБД файлы данных располагаются централизованно на файл-сервере . Ядро СУБД располагается на каждом клиентском компьютере. Доступ к данным осуществляется через локальную сеть. Синхронизация чтений и обновлений осуществляется посредством файловых блокировок. Преимуществом этой архитектуры является низкая нагрузка на ЦП сервера, а недостатком - высокая загрузка локальной сети.

На данный момент файл-серверные СУБД считаются устаревшими.

Примеры : Microsoft Access , Paradox , dBase .

§ Клиент-серверные

Такие СУБД состоят из клиентской части (которая входит в состав прикладной программы) и сервера

Примеры : Firebird , Interbase , IBM DB2 , MS SQL Server , Sybase , Oracle , PostgreSQL , MySQL , ЛИНТЕР , MDBS.

§ Встраиваемые

Встраиваемая СУБД - библиотека , которая позволяет унифицированным образом хранить большие объёмы данных на локальной машине.

Примеры: OpenEdge , SQLite , BerkeleyDB , один из вариантов Firebird , один из вариантов MySQL , Sav Zigzag , Microsoft SQL Server Compact , ЛИНТЕР .

Прикладная программа или приложение - программа , предназначенная для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанная на непосредственное взаимодействие с пользователем. В большинстве операционных систем прикладные программы не могут обращаться к ресурсам компьютера напрямую, а взаимодействуют с оборудованием и проч. посредством операционной системы. Также на простом языке - вспомогательные программы.

К прикладному программному обеспечению (application software) относятся компьютерные программы , написанные для пользователей или самими пользователями, для задания компьютеру конкретной работы. Программы обработки заказов или создания списков рассылки - пример прикладного программного обеспечения. Программистов, которые пишут прикладное программное обеспечение, называют прикладными программистами.

Классификация

По типу

§ программные средства общего назначения

§ Текстовые редакторы

§ Системы компьютерной вёрстки

§ Графические редакторы

§ СУБД

§ программные средства специального назначения

§ Экспертные системы

§ Мультимедиа приложения (Медиаплееры , программы для создания/редактирования видео, звука, Text-To-Speech и пр.)

§ Гипертекстовые системы (Электронные словари , энциклопедии, справочные системы)

§ Системы управления содержимым

§ программные средства профессионального уровня

§ САПР

§ АРМ

§ АСУ

§ АСУ ТП

§ АСНИ

§ Геоинформационные системы

§ Биллинговые системы

§ CRM

По сфере применения

§ Прикладное программное обеспечение предприятий и организаций. Например, финансовое управление, система отношений с потребителями, сеть поставок. К этому типу относится также ведомственное ПО предприятий малого бизнеса, а также ПО отдельных подразделений внутри большого предприятия. (Примеры: Управление транспортными расходами, Служба IT поддержки)

§ Программное обеспечение обеспечивает доступ пользователя к устройствам компьютера.

§ Программное обеспечение инфраструктуры предприятия. Обеспечивает общие возможности для поддержки ПО предприятий. Это системы управления базами данных, серверы электронной почты, управление сетью и безопасностью.

§ Программное обеспечение информационного работника. Обслуживает потребности индивидуальных пользователей в создании и управлении информацией. Это, как правило, управление временем, ресурсами, документацией, например, текстовые редакторы , электронные таблицы , программы-клиенты для электронной почты и блогов, персональные информационные системы и медиа редакторы.

§ Программное обеспечение для доступа к контенту. Используется для доступа к тем или иным программам или ресурсам без их редактирования (однако может и включать функцию редактирования). Предназначено для групп или индивидуальных пользователей цифрового контента. Это, например, медиа-плееры , веб-браузеры , вспомогательные браузеры и др.

§ Образовательное программное обеспечение по содержанию близко к ПО для медиа и развлечений, однако в отличие от него имеет четкие требования по тестированию знаний пользователя и отслеживанию прогресса в изучении того или иного материала. Многие образовательные программы включают функции совместного пользования и многостороннего сотрудничества.

§ Имитационное программное обеспечение. Используется для симуляции физических или абстрактных систем в целях научных исследований, обучения или развлечения.

§ Инструментальные программные средства в области медиа. Обеспечивают потребности пользователей, которые производят печатные или электронные медиа ресурсы для других потребителей, на коммерческой или образовательной основе. Это программы полиграфической обработки, верстки , обработки мультимедиа, редакторы HTML , редакторы цифровой анимации, цифрового звука и т. п.

§ Прикладные программы для проектирования и конструирования. Используются при разработке аппаратного («Железо») и программного обеспечения. Охватывают автоматизированный дизайн (computer aided design - CAD), автоматизированное проектирование (computer aided engineering - CAE), редактирование и компилирование языков программирования, программы интегрированной (Integrated Development Environments), интерфейсы для прикладного программирования (Application Programmer Interfaces).

Проприетарное программное обеспечение ( англ. proprietarysoftware ; от proprietary - частное , патентованное, в составе собственности http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B5%D1%82%D0%B0%D1%80%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 - cite_note-slov-0и software - программное обеспечение) - программное обеспечение , являющееся частной собственностью авторов или правообладателей и не удовлетворяющее критериям свободного ПО (наличия открытого программного кода недостаточно). Правообладатель проприетарного ПО сохраняет за собой монополию на его использование, копирование и модификацию, полностью или в существенных моментах. Обычно проприетарным называют любое несвободное ПО, включаяполусвободное .

Несвободное ПО, которое разрешает практически неограниченное использование, распространение и изменение (в том числе с распространением изменённых версий) ПО в некоммерческих целях.

Свободное программное обеспечение

Свободное программное обеспечение (СПО) - широкий спектр программных решений , в которых права пользователя («свободы») на неограниченную установку, запуск, а также свободное использование, изучение, распространение и изменениеб (совершенствование) http://ru. wikipedia. org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%BE%D0%B1%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BF%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%BD%D0%BE%D0%B5_%D0%BE%D0%B1%D0%B5%D1%81%D0%BF%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5 - cite_note-gnu. org-0 программ защищены юридически авторскими правами при помощи свободных лицензий . Обычно СПО доступно без всякой оплаты, но может иметь цену, например, в форме взимания платы за компакт-диски или другие носители. Чтобы распространяемое ПО было свободным, получателям должны быть доступны его исходные коды, из которых можно получить исполняемые файлы, с соответствующими лицензиями.

Движение СПО зародилось в 1983 году, когда Ричард Столлман сформировал идею о необходимости дать программную свободу (англ. softwarefreedom ) пользователям. В 1985 году Столлман основал Фонд свободного программного обеспечения , чтобы обеспечить организационную структуру для продвижения своей идеи.

Бизнес-модели СПО как правило основаны на принципе расширения возможностей, например новые объекты применения, обучение, интеграция, настройка или сертификация. В то же время, некоторые бизнес-модели, которые работают с проприетарным программным обеспечением, не совместимы со свободным программным обеспечением, особенно те, которые заставляют пользователей платить за лицензию, чтобы законно использовать программный продукт.

§ Программу можно свободно использовать с любой целью («нулевая свобода »).

§ Можно изучать, как программа работает, и адаптировать её для своих целей («первая свобода »). Условием этого является доступность исходного текста программы.

§ Можно свободно распространять копии программы - в помощь товарищу («вторая свобода »).

§ Программу можно свободно улучшать и публиковать свою улучшенную версию - с тем, чтобы принести пользу всему сообществу («третья свобода »). Условием этой третьей свободы является доступность исходного текста программы и возможность внесения в него модификаций и исправлений.

Возможность исправления ошибок и улучшения программ - самая важная особенность свободного и открытого программного обеспечения, что просто невозможно для пользователей закрытых частных программ даже при обнаружении в них ошибок и дефектов, количество которых, как правило, неизвестно никому.

Только удовлетворяющая всем четырём перечисленным принципам программа может считаться свободной программой, то есть гарантированно открытой и доступной для модернизации и исправления ошибок и дефектов, и не имеющей ограничений на использование и распространение. Нужно подчеркнуть, что эти принципы оговаривают только доступность исходных текстов программ для всеобщего использования, критики и улучшения, и права пользователя, получившего исполнимый или исходный код программы, но никак не оговаривают связанные с распространением программ денежные отношения, в том числе не предполагают и бесплатности . В англоязычных текстах здесь часто возникает путаница, поскольку слово «free» по-английски означает не только «свободное», но и «бесплатное», и нередко употребляется по отношению к бесплатному программному обеспечению , которое распространяется без взимания платы за использование, но недоступно для изменения сообществом, потому что его исходные тексты не опубликованы. Такое бесплатное ПО вовсе не является свободным. Наоборот, свободное ПО вполне можно распространять (и распространяют), взимая при этом плату, однако соблюдая при этом критерии свободы: каждому пользователю предоставляется право получить исходные тексты программ без дополнительной платы (за исключением цены носителя), изменять их и распространять далее. Всякое программное обеспечение, пользователям которого не предоставляется такого права, является несвободным - независимо от любых других условий.

Открытый доступ к исходным текстам программ является ключевым признаком свободного ПО, поэтому предложенный несколько позднее Эриком Реймондом термин «open source software» (ПО с открытым исходным текстом) некоторым представляется даже более удачным для обозначения данного феномена, чем изначально предложенный Столлманом «free software». Столлман настаивает на различии этих двух понятий, так как слова «open source» указывают лишь на наличие одного, не самого важного (хотя и необходимого для реализации двух из четырёх свобод), по его мнению, из свойств, присущих свободному ПО - возможности увидеть исходный код.

Открытое программное обеспечение ( англ. open-sourcesoftware ) - программное обеспечение с открытым исходным кодом . Исходный код таких программ доступен для просмотра, изучения и изменения, что позволяет пользователю принять участие в доработке самой открытой программы , использовать код для создания новых программ и исправления в них ошибок - через заимствование исходного кода, если это позволяет совместимость лицензий, или через изучение использованных алгоритмов, структур данных, технологий, методик и интерфейсов (поскольку исходный код может существенно дополнять документацию, а при отсутствии таковой сам служит документацией).

Термин opensource (англ. открытое программное обеспечение ) был создан вместе с определением в 1998 году Эриком Реймондом и Брюсом Перенсом , которые утверждали, что термин freesoftware (свободное программное обеспечение ) в английском языке неоднозначен и смущает многих коммерческих предпринимателей .

Подавляющее большинство открытых программ является одновременно свободными . Определения открытого и свободного ПО не полностью совпадают друг с другом, но близки, и большинство лицензий соответствуют обоим.

Отличие между движениями открытого ПО и свободного ПО заключается в основном в приоритетах. Сторонники термина «open source» делают упор на эффективность открытых исходников как метода разработки, модернизации и сопровождения программ. Сторонники термина «free software» считают, что именно права на свободное распространение, модификацию и изучение программ являются главным достоинством свободного открытого ПО.

Существуют программы, имеющие открытый исходный код, но не являющиеся свободными, например, UnRAR, распаковщик RAR -архивов. Его исходный код находится в открытом доступе, но лицензия запрещает использовать его для создания RAR-совместимых архиваторов. Так же существует целый класс программ, называемых коммерческим ПО с открытым исходным кодом или Open Core, которые используют термин «Open Source» применительно к несвободному программному обеспечению .

Исходные коды открытых программ выпускаются либо как общественное достояние , либо на условиях «свободных» лицензий - как, например, GNU General Public License или BSD License . Свободная лицензия позволяет использовать исходный код программы для своих нужд с минимальными ограничениями, не противоречащими определению OpenSource. org. Таким ограничением может быть требование ссылаться на предыдущих создателей или требование сохранять свойство открытости при дальнейшем распространении той же самой или модифицированной открытой программы (копилефт ). В некоторых случаях (например, Apache или FreeBSD ) эти ограничения очень малы, в других (например, GNU General Public License ) достаточно распространять ПО вместе с исходным кодом и текстом лицензии, не изменяя её.

Обзорная лекция № 32

для студентов специальности

«Программное обеспечение информационных технологий»

доцента кафедры ИВТ, к.т.н. Ливак Е.Н.

СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Основные понятия, факты

Назначение и классификация СПО. Требования к СПО. Базовое и сервисное СПО. Операционные системы. Системы управления файлами. Системные утилиты. Системы программирования.

Навыки и умения

Разработка системного программного обеспечения в соответствии с требованиями к СПО на языках Assembler , С++.

Установка и использование системных утилит.

К лассификация программного обеспечения

Традиционно все программное обеспечение подразделяют на два класса:

1) системное программное обеспечение (СПО) и

2) прикладное (пользовательское)программное обеспечение (ППО)

Выделим еще один класс (скорее группу) программ - специальное программное обеспечение информационных и управляющих систем.

Прикладные программы предназначены для решения функциональных задач, они выполняют обработку информации различных предметных областей.

Это самый многочисленный класс программных продуктов.

К специальному программному обеспечению информационных и управляющих систем относятся

· программы (системы) управления базами данных;

· программы управления языком интерфейса информационных систем;

· программы сбора и предварительной обработки информации (в информационно-измерительных системах, например, бортовые системы).

ПО этого класса часто оказывается скрытым в составе драйверов оборудования или поставляется в виде библиотек функционального расширения языков программирования.

Поэтому часто такие ПО относят к системному программному обеспечению.

Системное программное обеспечение (System Software) - совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ.

СПО управляет ресурсами компьютерной системы и позволяет пользователям программировать в более выразительных языках, чем машинных язык компьютера. Состав СПО мало зависит от характера решаемых задач пользователя.

Назначение системного программного обеспечения

Системное программное обеспечение предназначено для :

· создания операционной среды функционирования других программ (другими словами, для организации выполнения программ);

· автоматизации разработки (создания) новых программ;

· обеспечения надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети;

· проведения диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;

· выполнения вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

Данный класс программных продуктов тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью.

Программные продукты данного класса в основном ориентированы на квалифицированных пользователей - профессионалов в компьютерной области: системного программиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора.

Однако знание базовой технологии работы с этим классом программных продуктов требуется и конечным пользователям персонального компьютера, которые самостоятельно не только работают со своими программами, но и выполняют обслуживание компьютера, программ и данных.

Программные продукты данного класса носят общий характер применения, независимо от специфики предметной области.

К системным программным продуктам предъявляются высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования.

Классификация системного программного обеспечения

В СПО традиционно включают

· системные управляющие и

· системные обрабатывающие программы.

Управляющие системные программы организуют корректное функционирование всех устройств системы.

Основные системные функции управляющих программ -

· управление вычислительными процессами и вычислительными комплексами и

· работа с внутренними данными ОС.

Как правило, они находятся в основной памяти. Это резидентные программы, составляющие ядро ОС. Управляющие программы, которые загружаются в память непосредственно перед выполнением, называю транзитными ( transitive ).

В настоящее время системные управляющие программы поставляются фирмами-разработчиками и фирмами-дистрибьюторами в виде инсталляционных пакетов операционных систем и драйверов специальных устройств.

Обрабатывающие системные программы выполняются как специальные прикладные задачи, или приложения .

Эти программы поставляются чаще в виде дистрибутивных пакетов, включающих ПО

Замечание. В пакеты системных программ помимо основных программ, допускающих реконфигурацию, входят специальные настроечные программы , называемые программами инсталляции.

Другая классификация

Часто Системное ПО компьютера подразделяют на БАЗОВОЕ и СЕРВИСНОЕ программное обеспечение.

БАЗОВОЕ программное обеспечение (base software) - минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера.

К базовому программному обеспечению компьютера относятся

· операционные системы и драйверы в составе ОС;

· интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователя с ОС (операционные оболочки) и программные среды;

· системы управления файлами.

Операционная система - совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействием между собой и пользователем.

Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.

Операционная система, с одной стороны, выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, с другой стороны, предназначена для эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.

Системы управления файлами предназначены для организации более удобного доступа к данным, организованным как файлы.

Вместо низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов система управления файлами позволяет использовать логический доступ с указанием имени файла.

Любая система управления файлами не существует сама по себе - она разработана для работы в конкретной ОС и с конкретной файловой системой. То есть можно было бы систему управления файлами отнести к ОС.

Но в связи с тем, что

1) ряд ОС позволяет работать с несколькими файловыми системами (либос одной из нескольких, либо сразу с несколькими одновременно); а дополнительную файловую систему можно установить (т.е. они самостоятельны)

2) простейшие ОС могут работать и без файловых систем;

системы управления файлами выделяются в отдельную группу системных программ.

Заметим, что часто в специальной литературе системы управления файлами относят все-таки к операционным системам.

СЕРВИСНОЕ программное обеспечение - программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя.

Это набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ, которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом:

· драйверы специфических и специальных устройств (те, которые не поставляются в составе ОС).

· программы диагностики работоспособности компьютера;

· антивирусные программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и восстановление зараженных файлов;

· программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль сохранности файловой системы на логическом и физической уровнях, сжатие дисков, создание страховых копий дисков, резервирование данных на внешних носителях и др.;

· программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия информации в файлах с целью уменьшения объема памяти для ее хранения;

· программы обслуживания сети.

Эти программы часто называются системными утилитами . (Заметим, что к антивирусным средствам этот термин обычно не применяется)

Утилиты - программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т.п.).

Наибольшее распространение сегодня имеют комплекты утилит: Norton Utilities - фирма Symantec; Checkit PRO Deliuxe 2.0 - фирма Touch Stone; PC Tools for Windows 2.0; программа резервного копирования HP Colorado Backup for Windows 95.

Системы программирования

Отдельно рассмотрим такую группу системного ПО как системы программирования .

Это набор специализированных программных продуктов, которые являются инструментальны средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все этапы процесса программирования, отладки и тестирования создаваемых программ.

Система программирования включает следующие программные компоненты:

· редактор текста;

· транслятор с соответствующего языка;

· компоновщик (редактор связей);

· отладчик;

· библиотеки подпрограмм.

Заметим, что любая система программирования может работать только в соответствующей ОС, под которую она и создана, однако при этом она может позволять разрабатывать программное обеспечение и под другие ОС.

Например, одна из популярных систем программирования на языке С/С++ от фирмы Watcom для OS /2 позволяет получать программы и для самой OS /2, и для DOS , и для Windows .

Редактор текста - это программа для вводаи модификации текста.

Трансляторы предназначены для преобразования программ, написанных на языках программирования, в программы на машинном языке. Программа, подготовленная на каком-либо языке программирования, называется исходным модулем. В качестве входной информации трансляторы применяют исходные модули и формируют в результате своей работы объектные модули, являющиеся входной информацией для редактора связей. Объектный модуль содержит текст программы на машинном языке и дополнительную информацию, обеспечивающую настройку модуля по месту его загрузки и объединение этого модуля с другими независимо оттранслированными модулями в единую программу.

Трансляторы делятся на два класса: компиляторы и интерпретаторы. Компиляторы переводят весь исходный модуль на машинный язык. Интерпретатор последовательно переводит на машинный язык и выполнят операторы исходного модуля

(У интерпретаторов два основных недостатка. Первый - низкая скорость работы интерпретируемых программ.)

Преимущество интерпретатора перед компилятором состоит в том, что программа пользователя имеет одно представление - в виде текста. При компиляции одна и та же программа имеет несколько представлений - в виде текста и в виде выполняемого файла.

Компоновщик, или редактор связей - системная обрабатывающая программа, редактирующая и объединяющая объектные (ранее оттраслированные) модули в единые загрузочные, готовые к выполнению программные модули. Загрузочный модуль может быть помещен ОС в основную память и выполнен.

Отладчик позволяет управлять процессом исполнения программы, является инструментом для поиска и исправления ошибок в программе. Базовый набор функций отладчика включает:

· пошаговое выполнение программы (режим трассировки) с отображением результатов,

· остановка в заранее определенных точках,

· возможность остановки в некотором месте программы при выполнении некоторого условия;

· изображение и изменение значений переменных.

Загрузчик -системная обрабатывающая программа, объединяющая основные функции редактора связей и программы выборки в одном пункте задания. Загрузчик помещает находящиеся в его входном наборе данных объектные и загрузочные модули в оперативную память, объединяет их в единую программу, корректирует перемещаемые адресные константы с учетом фактического адреса загрузки и передает управление в точку входа созданной программы.

Средства сетевого доступа обеспечивают обработку, передачу и хранение данных в сети.

Заметим , что чаще говорят о сетевых операционных системах, которые предоставляют пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процессы управления сетью и др.)

Ключом к использованию этих ресурсов является сервер, специальная программа на компьютере, подключенному к сети, которая принимает запросы (или команды) и посылает ответы автоматически.

Программы, предназначенные для подачи запросов серверу, называются программами-клиентами. Сервер предназначен для их обслуживания. Клиент посылает запросы пользователя на сервер, используя стандартизированный формат, называемый протоколом. Ответ сервера содержит информацию, представленную в виде файла, содержащего данные того или иного формата.

Постоянно ведется разработка все новых программ-клиентов, предлагающих более удобные способы взаимодействия с сервером.

Пример. Приложения Netscape Navigator , Internet Explorer - программы- клиенты.

Таким образом, в системном ПО мы выделили пять групп системных программ :

· операционные системы;

· интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователя с ОС (операционная оболочка) и программные среды;

· системы управления файлами;

· системы программирования;

· утилиты;

· средства сетевого доступа.

Обратим внимание на то, что в ходе развития компьютерных систем наиболее используемые прикладные программы могут быть перенесены на уровень системных, что позволяет использовать их в различных приложениях. Например, средства управления диалоговым взаимодействием с пользователем в системных оболочках (типа Windows ).

С другой стороны, наиболее распространенные и критические по времени системные функции были частично или полностью реализованы аппаратно. Например, средства управления многопрограммным защищенным режимом и средства управления мультимедиа-устройствами в процессорах фирмы Intel .

Требования к системному программному обеспечению

Системные программы должны удовлетворять следующим требованиям:

· прозрачность работы;

· гарантированная надежность выполнения в соответствии со спецификациями (спецификациями называютсяфункциональные требования);

· максимальная скорость выполнения;

· минимальные затраты на хранение машинных кодов;

· поддержка стандартных средств связи с прикладными программами.

Эффективность системных программ зависит от времени их создания и надежности исполняемого кода.

Требование эффективности системных программ вызывает необходимость использования специальных языков

· машинно-ориентированных типа языка Assembler и

· высокого уровня типа C или C ++.

К типам данных этих языков отнесены указатели на данные различных типов или адреса данных и программных объектов.

Работа с большинством пакетов для разработки системного программного обеспечения предполагает знание и использование ассемблера для создания модулей и ассемблерных вставок.

Использованнаялитература

1.Гордеев А.В., Молчанов А.Ю. Системное программное обеспечение. - СПб.: Питер, 2001. - с. 17-21

2.Пустоваров В.И. Ассемблер: программирование и анализ корректности машинных программ: - К.: Издательская группа BHV , 2000. -с. 5-25

3. Internet- источник // iit.khsu.ru/isitc/informatika/6_2.htm

4. Internet- источник // www.stu.ru/inform/glaves2/glava8/gl_8_2.htm

Программное обеспечение – неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него программным обеспечением. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах. Программное обеспечение современных компьютеров включает миллионы программ – от игровых до научных.

Существует два основных типа программного обеспечения: системное (называемое также общим) и прикладное (называемое специальным). Каждый тип программного обеспечения выполняет различные функции. Системное программное обеспечение – это набор программ, которые управляют компонентами компьютера, такими как процессор , коммуникационные и периферийные устройства. Программистов, которые создают системное программное обеспечение , называют системными программистами. К прикладному программному обеспечению относятся программы, написанные для пользователей или самими пользователями, для задания компьютеру конкретной работы. Программы обработки заказов или создания списков рассылки – примеры прикладного программного обеспечения. Программистов, которые пишут прикладное программное обеспечение , называют прикладными программистами.

Оба типа программного обеспечения взаимосвязаны и могут быть представлены в виде диаграммы, изображенной на рис.2.1 . Как видно, каждая область тесно взаимодействует с другой. Системное программное обеспечение обеспечивает и контролирует доступ к аппаратному обеспечению компьютера. Прикладное программное обеспечение взаимодействует с аппаратными компонентами через системное. Конечные пользователи в основном работают с прикладным программным обеспечением. Чтобы обеспечить аппаратную совместимость, каждый тип программного обеспечения разрабатывается для конкретной аппаратной платформы.

Рис. 2.1.

Системное ПО , в состав которого входят операционная система , трансляторы языков и обслуживающие программы, управляет доступом к аппаратному обеспечению. Прикладное ПО , такое как языки программирования и различные пользовательские приложения, работает с аппаратным обеспечением через слой системного ПО . Пользователи, в свою очередь , взаимодействуют с прикладным программным обеспечением.

Программные системы можно классифицировать по различным признакам. Рассмотрим классификацию, в которой основополагающим признаком является сфера (область) использования программных продуктов:

• аппаратная часть автономных компьютеров и сетей ЭВМ;
• функциональные задачи различных предметных областей;
• технология разработки программ.

Для поддержки информационной технологии в этих областях выделяют соответственно три класса программных продуктов, представленных на рис.2.2 :

• системное программное обеспечение;
• прикладное программное обеспечение;
• инструментальное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение ( System Software ) – совокупность программ и программных комплексов, предназначенная для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ. Системное программное обеспечение выполняет следующие задачи:

• создание операционной среды функционирования других программ;
• обеспечение надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети;
• проведение диагностики, локализации сбоев, ошибок и отказов и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;
• выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

Рис. 2.2.

Данный класс программных продуктов тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Программные продукты в основном ориентированы на квалифицированных пользователей – профессионалов в компьютерной области: системного программиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора. Однако знание базовой технологии работы с этим классом программных продуктов требуется и конечным пользователям персонального компьютера, которые самостоятельно не только работают со своими программами, но и выполняют обслуживание компьютера, программ и данных.

Программные продукты данного класса носят общий характер применения, независимо от специфики предметной области . К ним предъявляются высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования.

Прикладное программное обеспечение представляет собой комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для решения задач определенного класса конкретной предметной области . Пакеты прикладных программ ( ППП ) общего назначения служат программным инструментарием решения функциональных задач и являются самым многочисленным классом программных продуктов. В данный класс входят программные продукты, выполняющие обработку информации различных предметных областей.

Установка пакетов прикладных программ на компьютер выполняется системными администраторами, системными программистами, а также (в некоторых случаях) квалифицированными пользователями. Непосредственную эксплуатацию программных продуктов осуществляют, как правило, конечные пользователи – потребители информации, во многих случаях деятельность которых весьма далека от компьютерной области. Данный класс программных продуктов может быть весьма специфичным для отдельных предметных областей.

Инструментарий технологии программирования представляет собой совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов .

Инструментарий технологии программирования включает специализированные программные продукты, которые являются инструментальными средствами разработчика. Программные продукты данного класса поддерживают все технологические этапы процесса проектирования, программирования (кодирования), отладки и тестирования создаваемых программ. Пользователями технологии программирования являются системные и прикладные программисты.

Системное программное обеспечение (рис.2.3) можно разделить на базовое программное обеспечение , которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сервисное программное обеспечение , которое может быть приобретено дополнительно.

Базовое программное обеспечение ( base software ) – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Сервисное программное обеспечение включает программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя.

Рис. 2.3.

В базовое программное обеспечение входят:

• операционная система;
• операционные оболочки (обычно текстовые и графические);
• сетевая операционная система.

Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ.

Наиболее традиционное сравнение ОС осуществляется по следующим характеристикам процесса обработки информации:

• управление памятью (максимальный объем адресуемого пространства, типы памяти, технические показатели использования памяти);
• функциональные возможности вспомогательных программ (утилит) в составе операционной системы;
• наличие компрессии диска;
• возможность архивирования файлов;
• поддержка многозадачного режима работы;
• поддержка сетевого программного обеспечения;
• наличие качественной документации;
• условия и сложность процесса инсталляции;
• мобильность (переносимость), безопасность, надежность и др.

Операционные системы, учитывая их центральное положение в программном обеспечении компьютеров, подробно рассматриваются в следующей главе учебника.

Операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя, а в будущем возможны варианты речевого интерфейса и распознавание рукописного ввода данных. Эти программы существенно упрощают задание управляющей информации для выполнения команд операционной системы, уменьшают напряженность и сложность работы конечного пользователя.

Расширением базового программного обеспечения компьютера является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ (или программ, поставляемых непосредственно с операционными системами), которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом:

• программы диагностики работоспособности компьютера;
• антивирусные программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и восстановление зараженных файлов;
• программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль сохранности файловой системы на логическом и физическом уровнях, сжатие дисков, создание страховых копий дисков, резервирование данных на внешних носителях и др.;
• программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия информации в файлах с целью уменьшения объема памяти для ее хранения;
• программы обслуживания сети.

Эти программы часто называются утилитами. Утилиты – программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т. п.).

В современных операционных системах такие утилиты могут быть представлены, как, например, в Windows , группами программ "стандартные" и "служебные". В них входит ряд полезных программ: калькулятор, звукозапись, блокнот и др. В группе "служебные" имеется ряд программ, расширяющих возможности операционной системы: очистка и дефрагментация диска, восстановление системы и т.п.

Программное обеспечение

Программное обеспечение

1) Прикладные программы

2) Системные программы :

• управление ресурсами ЭВМ.

• операционные системы.
• системы программирования.
• инструментальные системы.
• интегрированные пакеты.
• системы машинной графики.

Жизненный цикл ПО и его стандартизация, процессы ЖЦ ПО, группы процессов ЖЦ ПО

В технологиях разработки программного обеспечения понятие жизненного цикла является одним из основных.

Жизненный цикл программного обеспечения (ЖЦ ПО) – период времени, который начинается с момента принятия решения о необходимости создания ПО и заканчивается в момент его полного снятия с эксплуатации.

Процесс – совокупность взаимосвязанных действий (а каждое действие – набор задач), преобразующих некоторые входные данные в выходные. Каждый процесс характеризуется задачами и методами их решения, исходными данными, полученными от других процессов, и результатами.

Согласно стандарту ISO/IEC 12207 все процессы ЖЦ ПО разделены на три группы:

1. основные процессы :

1.1. приобретение;

1.2. поставка;

1.3. разработка;

1.4. эксплуатация;

1.5. сопровождение;

2. вспомогательные процессы :

2.1. документирование;

2.2. управление конфигурацией;

2.3. обеспечение качества;

2.4. верификация;

2.5. аттестация;

2.6. совместная оценка;

2.7. аудит (определение соответствия требованиям, планам и условиям договора);

2.8. разрешение проблем;

3. организационные процессы :

3.1. управление;

3.2. инфраструктура;

3.3. усовершенствование

3.4. обучение.

3. Процесс разработки ПО: основные действия и их содержание

Процесс разработки предусматривает действия и задачи, выполняемые разработчиком, и охватывает работы по созданию ПО и его компонентов в соответствии с заданными требованиями, включая оформление проектной и эксплуатационной документации, подготовку материалов, необходимых для проверки работоспособности и соответствующего качества программных продуктов, материалов, необходимых для организации обучения персонала.

Процесс разработки включает следующие действия:

1) Подготовительная работа начинается с выбора модели ЖЦ ПО, соответствующей масштабу, значимости и сложности проекта.

2) Анализ требований к системе подразумевает определение ее функциональных возможностей, пользовательских требований, требований к надежности и безопасности, к внешним интерфейсам и т.д.

3) Проектирование архитектуры системына высоком уровне заключается в определении компонентов ее оборудования, ПО и операций, выполняемых эксплуатирующим систему персоналом.

4) Анализ требований к ПО

Проектирование архитектуры ПО

6) Детальное проектирование ПО

Кодирование и тестирование ПО

8) Интеграция ПО предусматривает сборку разработанных компонентов ПО в соответствии с планом интеграции и тестирование агрегированных компонентов.

9) Квалификационное тестирование ПО проводится разработчиком в присутствии заказчика (по возможности) для демонстрации того, что ПО удовлетворяет своим спецификациям и готово к использованию в условиях эксплуатации.

10) Интеграция системы заключается в сборке всех ее компонентов, включая ПО и оборудование.

11) После интеграции система, в свою очередь, подвергается квалификационному тестированию на соответствие совокупности требований к ней.

12) Установка ПО осуществляется разработчиком в соответствии с планом в той среде и на том оборудовании, которые предусмотрены договором.

13) Приемка ПО предусматривает оценку результатов квалификационного тестирования ПО и системы и документирование результатов оценки, которые проводятся заказчиком с помощью разработчика. Разработчик выполняет окончательную передачу ПО заказчику в соответствии с договором, обеспечивая при этом необходимое обучение и поддержку.

Сертификация процессов разработки ПО, модель CMM

Гарантия качества процессов разработки программных продуктов является весьма значимой в современных условиях. Такую гарантию дают сертификаты качества процесса , подтверждающие его соответствие принятым международным стандартам. Наиболее авторитетными являются модели стандартов ISO 9001:2000, ISO/IEC 15504 и модель зрелости процесса разработки ПО (Capability Maturity Model – CMM).

Основным понятием модели CMM является зрелость процессов (Software process maturity). Зрелость процессов – это степень их управляемости, контролируемости и эффективности. Повышение технологической зрелости означает потенциальную возможность возрастания устойчивости процессов и указывает на степень эффективности и согласованности использования процессов создания и сопровождения ПО в рамках всей организации.

В модели CMM выделены пять уровней технологической зрелости, которые в принципе могут быть достигнуты компанией:

1. Начальный уровень означает, что процесс в компании не формализован. Он не может строго планироваться и отслеживаться, его успех носит случайный характер. Результат работы целиком и полностью зависит от личностных качеств отдельных сотрудников, увольнение которых приводит к остановке проекта.

2. На повторяемом уровне внедряются формальные процедуры для выполнения основных элементов процесса конструирования. Результаты выполнения процесса соответствуют заданным требованиям и стандартам. Выполнение проекта на этом уровне планируется и контролируется, а применяемые для этих целей средства дают возможность повторения ранее достигнутых успехов.

3. Определенный уровень требует, чтобы все элементы процесса были определены, стандартизированы и задокументированы. На этом уровне все процессы планируются и управляются на основе единого стандарта компании. Качество разрабатываемого ПО уже не зависит от способностей отдельных личностей.

4. На управляемом уровне в компании принимаются количественные показатели качества как программных продуктов, так и технологических процессов. Это обеспечивает более точное планирование проекта и контроль качества его результатов. Основное отличие от предыдущего уровня состоит в более объективной, количественной оценке продукта и процесса.

5. На высшем, оптимизирующем , уровне главной задачей компании становится постоянное улучшение и повышение эффективности существующих процессов, ввод новых технологий. Технология создания и сопровождения программных продуктов планомерно и последовательно совершенствуется.

Каскадная модель жизненного цикла ПО: описание, преимущества и недостатки,

Критерии применения

Каскадная модель ЖЦ ПО реализует классический жизненный цикл ПО. Согласно этой модели разработка ПО рассматривается как последовательность этапов, причем переход на следующий этап осуществляется только по завершении всех работ на текущем этапе.

Системный анализ – Анализ требований – Проектирование – Реализация – Тестирование – Внедрение – Сопровождение

Системный анализ: задается роль каждого элемента и их взаимодействие друг с другом.

Анализ требований: определение функциональных и нефункциональных требований к ПО.

Проектирование: трансляция требований к ПО во множество проектных представлений. Также на этом этапе осуществляется оценка качества будущего программного обеспечения.

Реализация: преобразование проектных спецификаций в текст на ЯП (язык прогр.) (кодирование).

Тестирование: проверка корректности, исправление ошибок в функциях и логике.

Внедрение: установка разработанного ПО у заказчика, обучение персонала.

Сопровождение: внесение изменений в эксплуатируемое ПО (исправления ошибок, адаптации к изменениям внешней для ПО среды, усовершенствования ПО по требованиям заказчика).

Преимущества:

Модель хорошо известна потребителям;

Хорошо срабатывает для тех проектов, которые достаточно понятны

Весьма доступна для понимания, проста и удобна в применении;

Ее структурой может руководствоваться даже неопытный персонал;

Отличается стабильностью требований;

Хорошо срабатывает тогда, когда требования к качеству доминируют над тре­бованиями к затратам и графику выполнения проекта;

Способствует осуществлению строгого контроля менеджмента проекта;

Стадии модели довольно хорошо определены и понятны;

Ход выполнения проекта легко проследить с помощью использования временной шкалы, поскольку момент завершения каждой фазы ис­пользуется в качестве стадии.

Недостатки:

Каждая попытка вернуться на одну или две фазы назад, чтобы исправить какую-либо проблему или недостаток, приведет к значительному увеличению затрат и сбою в графике;

Выражение "35 процентов выполнено" - не несет никакого смысла и не является показа­телем для менеджера проекта;

Интеграция всех полученных результатов происходит в завершающей стадии работы модели;

У клиента едва ли есть возможность ознакомиться с системой заранее;

Все требования должны быть известны в начале жизненного цикла;

Возникает необходимость в жестком управлении и контроле, поскольку в модели не предусмотрена возможность модификации требований;

Модель основана на документации, а значит, количество документов может быть избыточным;

Весь программный продукт разрабатывается за один раз. Нет возможности раз­бить систему на части;

Отсутствует возможность учесть переделку и итерации за рамками проекта.

Критерии применения: каскадная модель может использоваться при создании ПО, для которого в самом начале разработки можно достаточно точно и полно сформулировать все требования.

Критерии применения

Макетирование (прототипирование) – это процесс создания модели разрабатываемого программного продукта. Модель может принимать один из трех видов:

1) бумажный макет или «электронный» макет , который представляет GUI;

2) работающий макет (выполняет только часть требуемых функций);

3) существующая программа (характеристики которой должны быть улучшены).

Макетирование основывается на многократном повторении итераций , в которых участвуют заказчик и разработчик, как это показано.

Преимущества:

Пользователь может "увидеть" системные требования в процессе их сбора командой разработчиков;

Снижается возможность возникновения путаницы, искажения информации при определении системных требований;

В процесс можно внести новые требования пользо­вателя;

Да

Нет

образуются постоянные, видимые признаки прогресса;

Качество продукта определяется при активном участии пользователя в процесс разработки;

Благодаря меньшему объему доработок уменьшаются затраты на разработку;

Обеспечивается управление рисками;

Недостатки:

Разработанные "на скорую руку" прототипы страдают от неадекватной или недостающей документации;

С учетом создания рабочего прототипа, качеству всего ПО или долгосрочной эксплуатационной надежности может быть уделено недостаточно внимания.

Решение трудных проблем может отодвигаться на бу­дущее. Это приводит к тому, что последующие полученные продукты могут не оправдать надежды, которые возлагались на прототип;

Если пользователи не могут участвовать в проекте, на конечном продукте могут отра­зиться неблагоприятные воздействия;

Если выполнение проекта завершается досрочно, у ко­нечного пользователя останется лишь частичная система;

Вызывает зависимость и может продолжаться слишком долго;

Критерии применения:

Требования не известны заранее, не постоянны или могут быть неудачно сформулированы;

Существует потребность в разработке пользовательских интерфейсов;

Осуществляются временные демонстрации;

Выполняется новая, не имеющая аналогов разработка;

Разработчики не уверены в том, какую оптимальную архитектуру или алгоритмы следует применять;

Алгоритмы или системные интерфейсы усложнены;

Разрабатывается ПО, когда проявляется средняя и высокая степень риска;

Типы связей IDEF3

Соединения разбивают или соединяют внутренние потоки:

Типы соединений

Графическое обозначение	Название	Вид	Правила инициализации
&	Соединение «И»	Разворачивающее	Каждое конечное действие обязательно инициируется
Сворачивающее	Каждое исходное действие обязательно должно завершиться
X	Соединение «исключающее ИЛИ»	Разворачивающее	Одно и только одно конечное действие инициируется
Сворачивающее	Одно и только одно исходное действие должно завершиться
O	Соединение «ИЛИ»	Разворачивающее	Одно или несколько конечных действий инициируются
Сворачивающее	Одно или несколько исходных действий должны завершиться

Указатели – это специальные символы, которые ссылаются на другие разделы описания процесса. Они выносятся на диаграмму для привлечения внимания читателя к каким-либо важным аспектам модели

Виды указателей IDEF3

22 Основные этапы проектирования программных систем и их содержание

Технологический цикл разработки программного обеспечения информационной системы включает три процесса: анализ, синтез и сопровождение . В ходе анализа ищется ответ на вопрос: «Что должна делать будущая система?». В процесс синтеза формируется ответ на вопрос: «Каким образом система будет реализовывать предъявляемые к ней требования?» Выделяют три этапа синтеза: проектирование, кодирование и тестирование .

Модель хранилища данных

Модель «клиент-сервер»

Трехуровневая модель

Преимущества трехуровневой модели:

· упрощается такая модификация уровня, которая не влияет на другие уровни;

· отделение прикладных функций от функций управления базы данных упрощает оптимизацию всей системы.

Модель абстрактной машины

Подсистема 2

Подсистема N

…

Обработчик событий и сообщений

Модульная декомпозиция

Третий вид деятельности, выполняющейся на этапе предварительного проектирования, заключается в разбиении подсистем на модули. Известны два типа модульной декомпозиции:

· модель потока данных;

· модель объектов.

Модуль – это фрагмент программного текста, являющийся строительным блоком для физической структуры системы. Как правило, модуль состоит из интерфейсной части и части-реализации.

Модульность – свойство системы, которая может подвергаться декомпозиции на ряд внутренне связанных и слабо зависящих друг от друга модулей. Модульность обеспечивает интеллектуальную возможность создания сколь угодно сложного программного обеспечения.

Принцип «разделяй и властвуй» . С увеличением количества модулей (и уменьшением их размера) затраты на их реализацию также растут.

Затраты на модульность

Таким образом, существует оптимальное количество модулей Opt, которое приводит к минимальной стоимости разработки.

Следующий принцип, который используется при модульной декомпозиции, – это принцип информационной закрытости : содержание модулей должно быть скрыто друг от друга. Т.е. все действия должны предоставляться внешним модулям через определенный интерфейс.

Информационная закрытость обозначает следующее:

· все модули независимы, обмениваются только информацией, необходимой для работы;

· доступ к операциям и структурам модуля ограничен.

Достоинства информационной закрытости:

· обеспечивается возможность разработки модулей различными, независимыми коллективами;

· обеспечивает легкая модификация системы (вероятность распространения ошибок очень мала, так как большинство данных и процедур скрыто от других частей системы).

Идеальный модуль играет роль «черного ящика», содержимое которого невидимо клиентам. Он прост в использовании – количество органов управления им невелико, его легко развивать и корректировать в процесс сопровождения программной системы. Для обеспечения таких возможностей система должна отвечать особым требованиям: модули системы должны высокую связность и низкое сцепление.

Типы вызовов модулей

А

В

В

А

С

А

В

а)

б)

в)

Условные и циклические вызовы модулей: а) – циклический; б) – условный; в) – однократный

Переход

Простой переход (simple transition) представляет собой отношение между двумя последовательными состояниями, которое указывает на факт смены одного состояния другим. Пребывание моделируемого объекта в первом состоянии может сопровождаться выполнением некоторых действий, а переход во второе состояние будет возможен после завершения этих действий, а также после удовлетворения некоторых дополнительных условий. В этом случае говорят, что переход срабатывает, Или происходит срабатывание перехода. До срабатывания перехода объект находится в предыдущем от него состоянии, называемым исходным состоянием, или в источнике (не путать с начальным состоянием - это разные понятия), а после его срабатывания объект находится в последующем от него состоянии (целевом состоянии).

На диаграмме состояний переход изображается сплошной линией со стрелкой, которая направлена в целевое состояние.

Сложные переходы

Выбор и соединение

Псевдосостояние выбора (choice pseudo state) предназначено для моделирования нескольких альтернативных ветвей при реализации поведения конечного автомата

Псевдосостояние соединения (junction pseudo state) является вершиной со свободной семантикой, которая используется для соединения вместе нескольких переходов

Разделение и слияние

Вершина разделения (fork vertex) – псевдосостояние, предназначенное для разделения входящего перехода на два или более перехода, которые имеют в качестве своих целей вершины в ортогональных регионах композитного состояния.

Вершина слияния (join vertex) – псевдосостояние, предназначенное для соединения нескольких переходов, которые имеют в качестве своих источников вершины из различных ортогональных регионов композитного состояния.

Точки входа и выхода

Точка входа (entry point) – псевдосостояние, предназначенное для моделирования входа в некоторый конечный автомат или композитное состояние

Точка выхода (exit point) – псевдосостояние, предназначенное для моделирования выхода из некоторого конечного автомата или композитного состояния

Псевдосостояние неглубокой истории (shallow pseudo state)

Псевдосостояние неглубокой истории (shallow pseudo state) предназначено для представления самого последнего активного подсостояния композитного состояния после выхода из него.

Псевдосостояние глубокой истории (deep pseudo state)

Псевдосостояние глубокой истории (deep pseudo state) предназначено для представления последней активной конфигурации композитного состояния после выхода из него.

Интерфейсы

Предоставляемый интерфейс (provided interface) – интерфейс, который компонент предлагает для своего окружения.

Требуемый интерфейс (required interface) – интерфейс, который необходим компоненту от своего окружения для выполнения заявленной функциональности, контракта или поведения.

Порт

Порт определяет различимую точку взаимодействия между компонентом и окружающей его средой или между компонентом и его внутренними частями

Наличие имени у порта не является обязательным

При отсутствии имени порта его тип ассоциируется с типом интерфейса, с которым связан порт.

Собирающий соединитель
(assembly connector)

– соединитель, который связывает два компонента в контексте предоставляемый и требуемых сервисов.

Делегирующий соединитель
(delegation connector)

– соединитель, который связывает внешний контракт компонента с реализацией этого поведения внутренними частями этого компонента.

Делегирующий соединитель выполняет одну из следующих задач:

Передача сообщений или сигналов, поступающих в порт компонента извне, для обработки в некоторую внутреннюю часть компонента или другой порт.

Передача сообщений или сигналов, поступающих из некоторой внутренней части компонента, для обработки во внешний порт компонента

Узел(node)

Является элементом модели, который представляет некоторый вычислительный ресурс для развертывания на нем различных артефактов

На практике для уточнения спецификации узла могут использоваться различные текстовые стереотипы, которые акцентируют внимание на назначении этого узла.

Хотя в языке UML 2.х конкретные стереотипы для узлов не определены, разработчики предложили для этой цели следующие текстовые стереотипы:

«application server» (сервер приложений), «client workstation» (клиентская рабочая станция), «mobile device» (мобильное устройство), «embedded device» (встроенное устройство), «processor» (процессор), «sensor» (датчик), «modem» (модем), «net» (сеть), «printer» (принтер) и другие.

Понятие программного обеспечения, классификация программного обеспечения

Программное обеспечение - это совокупность программ, выполненных вычислительной системой.

К ПО относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО.

Программное обеспечение - неотъемлемая часть ЭВМ. Оно является логическим продолжением технических средств ЭВМ, расширяющие их возможности и сферу использования.

1) Прикладные программы , непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ.

2) Системные программы :

• управление ресурсами ЭВМ.
• создание копий используемой информации.
• проверку работоспособности устройств компьютера.
• выдачу справочной информации о компьютере и др..

3) Инструментальные программные системы , облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.

Более или менее определенно сложились следующие группы программного обеспечения :

• операционные системы.
• системы программирования.
• инструментальные системы.
• интегрированные пакеты.
• динамические электронные таблицы.
• системы машинной графики.
• системы управления базами данных (СУБД).
• прикладное программное обеспечение.

Программное обеспечение (ПО, software) представляет собой набор специальных программ, позволяющих организовать обработку информации с использованием ПК.

Поскольку без ПО функционирование ПК невозможно в принципе, оно является неотъемлемой составной частью любого ПК и поставляется вместе с его аппаратной частью (hardware ).

Программа – полное и точное описание последовательности действий (инструкций) компьютера по обработке информации, написанное на языке, понятном компьютеру.

Программное обеспечение (ПО) – совокупность специальных программ, облегчающих процесс подготовки задач к выполнению на ЭВМ и организующих прохождение их через машину, а также процедур, описаний, инструкций и правил вместе со всей связанной с этими компонентами документацией, используемых при эксплуатации вычислительной системы.

Обрабатывают информацию, управляют работой компьютера программы , а не устройства.

Новинки программного обеспечения уже давно доминируют над новыми аппаратными разработками. Комплект ПО по стоимости превосходит (иногда в несколько раз) стоимость компьютера адекватного класса.

Для эффективного использования компьютера должно соблюдаться соответствие между уровнем развития вычислительной техники и программного обеспечения. С одной стороны, ПО определяет функциональные возможности компьютера. С другой, установка конкретного ПО может быть ограничена конструктивными особенностями компьютера.

Назначение ПО:

• обеспечение работоспособности компьютера;
• облегчение взаимодействия пользователя с компьютером;
• сокращение цикла от постановки задачи до получения результата;
• повышение эффективности использования ресурсов компьютера.

Программное обеспечение позволяет:

• усовершенствовать организацию работы вычислительной системы с целью максимального использования ее возможностей;
• повысить производительность и качество труда пользователя;
• адаптировать программы пользователя к ресурсам конкретной вычислительной системы;
• расширить ПО вычислительной системы.

Максимальное использование возможностей вычислительной системы достигается, во-первых , за счет выделения каждому пользователю или задаче минимально необходимых ресурсов для своевременного и качественного решения его задач, во-вторых , за счет подключения к ресурсам вычислительной системы большого числа пользователей (в том числе и удаленных), в-третьих , путем перераспределения ресурсов между различными пользователями и задачами в зависимости от состояния системы и запросов на обработку.

Повышение производительности и качества труда пользователей происходит за счет автоматизации процедур расчетного и оформительского характера, реализуемых с помощью разнообразных средств программирования (алгоритмических языком, пакетов прикладных программ) и удобных устройств ввода-вывода информации.

Адаптируемость программ пользователя к ресурсам конкретной вычислительной системы обеспечивается тем, что операционная система содержит средство обслуживания большого диапазона машинных конфигураций. Кроме того, операционная система позволяет создавать и легко настраивать существующие программы на различные устройства ввода-вывода.

Расширение существующего ПО предполагает наличие следующих возможностей:

• создание пользователем собственных программ и пакетов, реализующих как конкретные расчетные задачи, так и процессы управления отдельными устройствами и всей вычислительной системой в целом;
• дополнение существующего ПО программами, позволяющими расширять возможности операционной системы, работать с новыми типами внешних устройств, новыми вычислительными системами (компьютерами), в новых областях применения.

ПО ориентировано на использование вычислительных систем в различных сферах деятельности и должно обеспечивать своевременное и адекватное поставленным задачам решение. Это вызывает необходимость соблюдения ряда требований при разработке компонентов ПО , основными из которых являются:

• модульность;
• наращиваемость и развитие;
• надежность;
• предсказуемость;
• удобство и эргономичность;
• гибкость;
• эффективность;
• совместимость.

Основные принципы разработки современного программного обеспечения:

• параметрическая универсальность;
• функциональная избыточность;
• функциональная избирательность.

Программы на компьютер можно установить двумя способами:

• Инсталляцией с дистрибутива
• Простым копированием

Первый (низший) уровень иерархии занимает внутреннее программное обеспечение ПЭВМ, сохраняемое в ее постоянной памяти. С его помощью ПЭВМ выполняет основные функции, определяемые аппаратной структурой. Программы внутреннего ПО работают непосредственно с аппаратными модулями компьютера. Вследствие этого они функционально связаны с ними и при замене определенного аппаратного модуля требуется заменить и программу внутреннего ПО, предназначенную для работы с ним.

Программы, обслуживающие аппаратные модули, называются драйверными программами или драйверами . Они позволяют при замене или подключении нового аппаратного модуля не производить изменений в других программах ПЭВМ, а только сменить драйвер соответствующего аппаратного модуля.

Внутреннее ПО представляет собой программный интерфейс, обеспечивающий взаимосвязь работы компьютера со всеми остальными программами. Доступ к программам внутреннего ПО производится только через систему программных прерываний.

Внутреннее ПО выполняет следующие основные функции:

• управляет широким набором периферийных устройств;
• осуществляет быструю проверку работоспособности ПЭВМ при ее включении;
• устанавливает отдельные аппаратные модули в исходное состояние;
• загружает программы ОС.

Основными элементами внутреннего ПО служат драйверы ввода-вывода, программа самопроверки и программа первоначальной загрузки . Внутреннее ПО взаимодействует, с одной стороны, с функциональными модулями ПЭВМ, а с другой стороны, реализует программный интерфейс операционной системы.

Программа самопроверки предназначена для проверки функциональных модулей ПЭВМ, т.е. установки схем компьютера в начальное состояние путем загрузки программных регистров необходимой информацией. При проверке отдельных функциональных модулей ПЭВМ в них могут быть обнаружены неисправности. Программа самопроверки сообщает пользователю об обнаруженных неисправностях с помощью сообщений на экране и (или) звукового сигнала.

При обнаружении ошибки проверку компьютера можно продолжить с помощью диагностических программ, загружаемых с дискеты. Если ошибка не нарушает работоспособности ПЭВМ, то по желанию пользователя ею можно пренебречь. Если в состав ПЭВМ включается новый функциональный модуль, то к общей программе самопроверки добавляется программа самопроверки данного модуля.

При успешном завершении самопроверки ПЭВМ готова к работе. Управление через программное прерывание передается программе начальной загрузки. Эта программа предназначена для считывания в оперативную память остальных компонентов операционной системы. При успешном выполнении этой операции управление передается только что считанной программе.

Драйверы ввода-вывода используются для обслуживания периферийных устройств ПЭВМ. Эти программы работают непосредственно с соответствующими контроллерами, что позволяет пользователю не знать физической организации конкретного устройства и работать только с командами драйвера, реализующими его обслуживание.

Драйверы имеют следующие особенности:

• открытую структуру, что позволяет добавлять в систему новые драйверы;
• гибкость организации доступа к драйверам через программные прерывания, что позволяет не фиксировать их в строго определенных областях памяти, быстро и легко их заменять;
• настраиваемую структуру, ориентирующую драйверные программы на определенный класс периферийных устройств, параметры которых размещены в специальных таблицах. Драйверы настраиваются на конкретные периферийные устройства при помощи изменений значений в этих таблицах;
• резидентное размещение в оперативной памяти, позволяющее использовать драйвер в любой момент времени из любой программы.

К основным драйверным программам относятся: драйвер жесткого диска, драйвер видеоадаптера, драйвер клавиатуры, драйвер печатающего устройства, системные драйверы (установка таймера, проверка конфигурации компьютера, определение емкости ОЗУ), дополнительные драйверы (драйвер связи и др.).

Операционная система занимает второй (средний) уровень иерархии ПО. Она управляет ресурсами компьютерной системы, к которым относятся оперативная и внешняя память, устройства ввода-вывода и программы пользователя. ОС взаимодействует с компьютером через интерфейс внутреннего ПО. Это дает возможность ПЭВМ, имеющим аппаратные различия, работать с одной и той же операционной системой.

ОС представляет собой набор программ управления ПЭВМ.

Состав ПО определяется кругом задач, которые пользователь предполагает решать с помощью компьютера.

По назначению, т.е. в зависимости от класса решаемых задач, ПО обычно разделяют на две основные группы: Общее (базовое) и прикладное.

Классификация программного обеспечения по функциональному назначению

Схема общей классификации ПО

– совокупность программ, обеспечивающих работоспособность компьютера; комплекс программ, которые осуществляют организацию вычислительного процесса и управление ресурсами компьютера.

– совокупность программных средств, позволяющих разрабатывать программы.

– совокупность программ, предназначенных для решения задач из различных сфер человеческой деятельности.