Программное обеспечение первонального компьютера

В компьютерной системе два участника – программное и аппаратное обеспечение.

Взаимодействие между различными узлами – это аппаратный интерфейс, взаимодействие между программами – программный интерфейс, а взаимодействие между аппаратурой и программами – аппаратно-программный интерфейс.

Если речь идет о персональном компьютере, то можно указать и третьего участника работы с компьютерной системой – это человек (в информатике его принято называть пользователем). Пользователю тоже надо взаимодействовать и с аппаратным, и с программным обеспечением.

Способ взаимодействия пользователя с программой и программы с пользователем называют интерфейсом пользователя.

Персональные компьютеры – это универсальные устройства для обработки информации. В отличие от  телефона, магнитофона или телевизора, осуществляющих только заранее заложенные в них функции, персональные компьютеры могут выполнять любые действия по обработке информации. Для этого необходимо составить для компьютера на понятном ему языке точную и подробную последовательность инструкций (т.е. программу) как надо обрабатывать информацию. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области своего применения, все эти знания содержатся в выполняемых на компьютере программах.

Программы, работающие на компьютере, можно разделить на три категории:

·        прикладные программы необходимы для выполнения конкретных заданий;

·        системные программы позволяют обеспечить взаимодействие программ с аппаратным обеспечением;

·        инструментальные системы (системы программирования)  создают новые программы для компьютера.

Системные программы

Среди всех системных программ, с которыми приходится иметь дело пользователям компьютера, особое место занимают операционные системы.

Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для нее эти услуги. Таким образом, выбор ОС очень важен, так как он определяет, с какими программами можно будет в дальнейшем работать.

Наиболее популярные ОС:

·        операционная система MS DOS фирмы Microsoft (неграфическая операционная система, поддерживает интерфейс командной строки);

·        графическая операционная система Windows  (95/98/2000/XP);

·        сетевая операционная система Windows NT;

·        операционная система OS/2  фирмы IBM и т.д.

Драйверы. Важным классом системных программ являются драйверы. Они расширяют возможности ОС, например, позволяя ей работать с тем или иным внешним устройством, обучая ее новому протоколу обмена данными и т.д.

Вспомогательные программы (утилиты). К системным программам также можно отнести большое количество так называемых утилит, т.е. программ вспомогательного назначения. Чаще всего используются следующие типы утилит:

·        программы резервирования – позволяют быстро скопировать нужную информацию, находящуюся на жестком диске компьютера, на дискеты, съемные диски;

·        антивирусные программы – предназначены для предотвращения заражения компьютерным вирусом и ликвидации последствий заражения;

·        программы-упаковщики (архиваторы) позволяют за счет применения специальных методов "упаковки” информации сжимать информацию на дисках;

·        программы-русификаторы приспосабливают другие программы (обычно ОС) для работы с русскими буквами;

·        программы-кэши для диска убыстряют доступ к информации на дисках путем организации в оперативной памяти кэш-буфера, содержащего наиболее часто используемые участки диска и др.

Прикладные программы

Для IBM PС разработаны и используются сотни тысяч различных прикладных программ. Наиболее широко применяются программы:

·        подготовки текстов (документов) на компьютере – редакторы текстов;

·        обработки табличных данных – табличные редакторы;

·        подготовки документов типографского качества – издательские системы;

·        обработки массивов данных – системы управления базами данных;

·        программы экономического назначения – бухгалтерские программы, программы финансового анализа, правовые базы данных и др.;

·        системы автоматического проектирования (САПР), то есть программы черчения и конструирования различных предметов и механизмов;

·        программы для статистического анализа данных;

·        компьютерные игры,  обучающие программы, электронные справочники и т.д.

Системы программирования

Даже при наличии десятков тысяч программ для IBM PC пользователям может потребоваться что-то такое, что не делают (или делают, но не так) имеющиеся программы. В этих случаях используются системы программирования, т.е. системы для разработки новых программ. Программа – это упорядоченный список команд, которую пишут с помощью специальных языков. Их называют языками программирования. Существуют сотни языков программирования, и у каждого могут быть десятки разных версий. Каждый программист пишет программы на том языке, который ему удобен, и нет языка программирования, считающегося общепринятым.

Программа на языке программирования записывается с помощью более-менее понятных человеку слов и символов. При этом получается так, что чем ближе язык программирования к машинному коду, тем удобнее программа для процессора – она и выполняется быстрее, и места в памяти меньше занимает. А чем ближе язык к человеческому, тем удобнее он людям, но тем меньше в нем команд для управления регистрами процессора. Языки, близкие к процессору, называют языками низкого уровня, а языки, удобные для людей, - языками высокого уровня.

Язык самого низкого уровня известен – это язык машинного кодирования (ближе к процессору не может быть). Чуть выше лежит уровень языка ассемблера, а далее идут сотни всевозможных прочих языков.

Но у всех языков программирования есть одно общее свойство. Они понятны программистам, но абсолютно непонятны процессору. Процессор может работать только с числами, и потому понимает только программы, записанные в машинном коде. Поэтому программы, записанные на любом языке программирования, сначала «переводят» на язык процессора, т.е. превращают в машинный код. Этот перевод выполняют специальные программы-переводчики. По-английски «перевод» называется трансляцией (translation), поэтому программы, выполняющие перевод программ на язык машинного кода называют трансляторами.

Программы на языке программирования записывают в обычном текстовом редакторе и получают текстовый файл. Исходный текст программы состоит из специальных команд (операторов языка программирования). Процессор их исполнить не может, и исходную программу преобразуют в инструкции процессора. Это преобразование берут на себя трансляторы.

Их работа очень похожа на работу обычного переводчика, выполняющего перевод с одного языка на другой.

Есть два вида трансляторов: компиляторы и интерпретаторы.

Давайте посмотрим, как работает переводчик с английского языка на русский. Существует два совершенно непохожих друг на друга вида переводов: синхронный перевод и литературный перевод.

Литературный переводчик имеет дело с произведением в целом: с книгой или статьей. Он не спешит ее переводить, пока не прочитает от начала и до конца, причем несколько раз. Прочитав книгу, он наилучшим образом подберет слова, описывающие героев и события. Он сделает перевод так, что тот будет соответствовать не только содержанию оригинала, но еще и духу того времени и места, где происходит действие.

Работа программы-компилятора очень похожа на работу литературного переводчика. Компилятор несколько раз просмотрит текст программы, найдет общие повторяющиеся места и так переведет текст программы на язык машинного кода, что длина программы станет минимальной, а скорость его работы – максимальной.

Теперь посмотрим, как работает синхронный переводчик.  Он занимает место между двумя людьми, разговаривающими на разных языках, и переводит каждое услышанное слово. Он не знает заранее, о чем будет идти речь дальше, и его перевод далек от идеально грамотного. Затрудняясь передать смысл какого-то слова, он может заменить его длинным предложением. Он может вставлять в речь свои пояснения и дополнения.

Работа интерпретатора похожа на работу синхронного переводчика. Прочитав одну инструкцию из программы, интерпретатор переводит ее на язык машинного кода и переходит к следующей.

Откомпилированные программы работают в 20-50 раз быстрее, чем программы, выполняемые под управлением интерпретатора.

Языки программирования, для которых существуют программы-компиляторы, называются компилируемыми языками. К ним относятся большинство современных языков: Паскаль, С++, Delphi и многие другие.

Однако бывают случаи, когда от программы не требуется быстродействие и она не предназначена для распространения, а сделана «для себя». В этом случае удобно применить интерпретируемый язык программирования. Интерпретируемые языки часто используют в качестве учебных. Для освоения компилирующих языков программирования нужны недели и месяцы подготовки, а писать простые программы на интерпретируемом  языке можно уже на первый-второй день после начала занятий. Простейшим интерпретируемым языком программирования считается язык Basic.

В последнее время стали появляться системы программирования на языке Java, которые позволяют создавать программы, вызываемые при просмотре Web-страниц в глобальной электронной сети Internet.