Бурный рост и быстрые темпы развития рынка ПО.

Создание программного обеспечения для персональных компьютеров за последнее десятилетие превратилось из занятия отдельных программистов в важную и мощную сферу промышленности. Поэтому развитие программного обеспечения, предназначенного для широкого круга пользователей, происходит в процессе ожесточенной конкурентной борьбы между фирмами-производителями программного обеспечения. Доля некоммерческого программного обеспечения постоянно снижается и все более ограничивается программами, создаваемыми в процессе научных исследований или для собственного использования.

При разработке коммерческих программ основной задачей фирм-разработчиков является, естественно, обеспечение их успеха на рынке. Для этого необходимо, чтобы программы обладали следующими качествами:

Функциональность программы, т.е. полнота удовлетворения ею потребностей пользователя;

Наглядный, удобный, интуитивно понятный и привычный пользователю интерфейс (т.е. способ взаимодействия программы с пользователем);

Простота освоения программы даже начинающими пользователями, для чего используются информативные подсказки, встроенные справочники и подробная документация;

Надежность программы, т.е. устойчивость ее к ошибкам пользователя, отказам оборудования и т.д., и разумные ее действия в этих ситуациях.

Расширяется практика сдачи программного обеспечения в аренду.

Стандартизация и интеграция продуктов ПО.

Во многих областях совместная работа различных производителей программного обеспечения приводит к стандартизации отдельных элементов интерфейса программ, форматов данных и т.д., что весьма удобно для пользователей. Это происходит, прежде всего, потому, что разработчики программ перенимают друг у друга удачные находки и приемы и стремятся обеспечить совместимость с другими наиболее популярными программами.

Увеличение мощности программ

Важнейшей тенденцией развития программного обеспечения является неуклонное увеличение их мощности - программы могут обрабатывать большие количества данных, делать это быстрее, предоставляют пользователю больше выполняемых функций и т.д. Таким образом, разработчики программного обеспечения используют возможности, появляющиеся из-за увеличения мощности компьютеров. Весьма заметно и стремление к интеграции функций программного обеспечения.

Возможность дистанционного запуска ПО через Web.

Сегодня большинство систем плавно перетекают в Web. Всемирная паутина затягивает все больше и больше приложений. Базы данных приобретают Web-интерфейсы пользователей, взамен имеющихся ранее настольных приложений. В конечном итоге, стоит ожидать, что конечному пользователю будет нужен лишь веб-браузер, чтобы иметь возможность удовлетворять все возможные потребности в программном обеспечении. В данном случае пользователю все равно, какая операционная система управляет локальным компьютером, главное - надежность и производительность сервера. (Например, пакет Microsoft Office может быть установлен на удаленных серверах, а не на системах конечных пользователей, но запуск приложений при этом будет происходить не менее быстро, чем на локальных ПК). Таким образом, все программы получат возможность как локального исполнения, так и дистанционного запуска через Web.

Интеллект, интерфейс, производительность, кроссплатформенность, “облака”, высокоуровневость, стандартизация - вот основные тренды на протяжении последних нескольких лет, которые проявились и стали набирать силу в развитии ПО. О них неоднократно говорили ведущие специалисты отрасли. Эти тенденции уже явно влияют на ПО, которое используется на сегодняшний день.

Интеллектуальность

Давно уже прошли времена монохромных символьных дисплеев и мигающего курсора в командной строке. Написать учетную систему, игрушку- это давно уже не “высокие космические технологии”. Наработаны приемы программирования, алгоритмы, библиотеки. Придумать что-то еще новенькое в области автоматизации почти нереально. Повышение конкурентоспособности ПО лежит в области повышения интеллектуальности продукта. Даже в простых программах где, казалось бы, некуда “приткнуть” интеллектуальность, можно предпринять ряд шагов, делающих программу более удобной в использовании:

1. Прогнозирование последующих действий пользователя. Это позволит, например, сформировать подсказку, динамическое меню для того, чтобы у пользователя сразу “под рукой” были весь требуемый инструментарий для работы.
2. Интеллектуальное кэширование данных, обработка звука, изображений.
3. Автосохранение, автобэкапы, версионность файлов- в случае сбоя у пользователя всегда будет под рукой резервный вариант.

Повышение интеллектуальности ПО может быть связано с подстройкой под настроение пользователя, регулирование его настроения, вплоть до угадывание его мыслей. Это примерно то, о чем говорила Алена Попова в своем блоге . По мимике и жестам, полученной с web-камеры, по вздохам, слышимым в микрофон можно определить настроение пользователя. По настроению пользователя можно подбирать музыкальные композиции, фоновые рисунки, сортировать новостную подборку с RSS-лент.
Другое направление интеллектуализации ПО- создание адаптирующихся интерфейсов пользователя. Например, используя web-камеру, можно мерять внешнее освещение и соответственно подстраивать яркость экрана. Другой пример, если пользователь весьма активно работает с одной программой, то фоновые приложения откладывают уведомления о пришедшей почте, требуемых обновлениях ПО, чтобы меньше отвлекать пользователя от его текущей активной работы.
Тема удобных, красивых, интеллектуальных пользовательских интерфейсов становится ключевой на ближайшие годы.

Пользовательские интерфейсы

Лет десять-пятнадцать назад удобство пользовательского интерфейса не было решающим фактором при выборе ПО. Ценилась больше функциональность. Это было связано с тем, что программы были не столь функциональны, инструментарий программиста был не такой мощный. В результате, программирование одной функции было огромной работой. Если ваше ПО имело на 2-3 функции больше, чем у конкурента, то у вас были большие шансы на успех. Сегодня практически любой функционал легко и быстро повторяется конкурентами. Получить длительное по времени конкурентное преимущество можно, внедрив более интеллектуальный функционал и, как ни удивительно, разработав хороший интерфейс пользователя. Создать удачный интерфейс- это большая работа. Фактически, действительно мощный инструментарий для создания пользовательских интерфейсов начал появляться совсем недавно.
Тенденция создания удобных интерфейсов – очень сильная и явная. Примеров множество- iPhone, Android, лента меню Ribbon от Microsoft. Даже в области корпоративного ПО она будет проявляться все сильнее. Об этом подробнее можете прочитать у Петра Диденко .

Производительность

Ярким примером, иллюстрирующим тему данного абзаца, можно назвать гонку браузеров за производительностью их движков. Разработчики активно оптимизируют операционные системы, различное прикладное ПО. Например, последний MS Office 2010 чувствительно быстрее своего предшественника. Windows 7 шустрее Vista.
У пользователя несколько процессоров, много памяти, графический ускоритель- так почему бы не задействовать это на “полную катушку”? В конечном итоге, быстрый, отзывчивый и удобный интерфейс очень понравится пользователю.
К счастью, в распоряжении разработчика есть ряд удобных инструментов для выявления “узких мест” в программе, поиска утечек памяти и т.п. Ряд известных программистов в интервью не раз упоминали о том, что оптимизация производительности- это тренд, минимум, на ближайшие пять лет. Поэтому, профайлер в зубы, и вперед!

Кроссплатформенность

Платформ опять стало много. iOS, Android, Simbian, Windows Phone, Linux, MS Windows и еще многие другие. Все важные, все занимают существенную долю рынка, чтобы их игнорировать. Разработчики давно уже тяготеют к кроссплатформенным решениям. Программы на C/C++ часто пишут так, что они успешно компилируются под разными платформами. Java, .Net, Python концептуально кроссплатформенные. Обеспечить кроссплатформенность тому или иному алгоритму на сегодняшний не сложно. Но вот интерфейсы… с ними загвоздка. Есть очень неплохие решения, обеспечивающие кроссплатформенность интерфейсов. Например, Qt. Тем не менее, это далеко не идеальные решения.
Громадная каменюка “преткновения” кроется в том, что под разными ОС не только внешний вид разный, но поведение элементов интерфейса может отличаться. В результате, приходится реализовывать под разные ОС некий усредненный вариант интерфейса. Что не придает приложению ни красоты, ни удобства.
Тогда разработчики приноровились использовать web-интерфейсы даже в исключительно оффлайновых приложениях. Такой способ позволяет снять ряд проблем при создании кроссплатформенных интерфейсов. Все же HTML-страница более-менее сохраняет свой вид в разных ОС, да и функциональность элементов интерфейса тоже будет одинаковая. Но и тут нет совершенства.
И вот, на сцене появляется HTML5. Пока он не распространен широко, но те немногие примеры его использования, что довелось увидеть, впечатляющи. Правда, и тут видны недостатки. Как говорится, предела совершенству нет. Тем не менее- встречайте HTML5! Рассмотрите возможность его использования для организации интерфейсов как онлайновых, так и оффлайновых приложений. Это позволит создавать функциональные, удобные и красивые кроссплатформенные приложения.

Использование технологии облачных вычислений

Web-приложения, инсталлируемое ПО- у каждого типа приложений есть свои достоинства и недостатки. И как всегда хочется получить достоинства обоих типов приложений. С одной стороны, web-приложения позволяют нам просто делать свое дело и не заботиться об установке ПО, о резервных копиях данных- просто залогинился и работай. С другой стороны, инсталлируемое ПО позволяет работать в оффлайновом режиме, задействовать все имеющиеся ресурсы на компьютере. Например, Web-приложение нельзя установить как сервис в ОС. Возможность получить преимущества от обоих типов ПО дают облачные вычисления.
Обратите внимание, что на сегодняшний день под облаками часто понимаются все те же web-приложения, только “размазанные” по сотням серверов. Предлагается расширить использование облаков, задействуя их в полноценном инсталлируемом ПО.
Объединение возможностей инсталлируемых приложений и web-приложений позволит:

1. Организовать автоматическое резервирование данных в “облаке”. Так как данные сохраняются в облаке, то они будут доступны пользователю с любого компьютера. С другой стороны, если отсутствует доступ в Интернет, то можно работать с их локальной копией.
2. Предоставить разные способы доступа к данным: инсталлируемое ПО, web-приложение, доступ с мобильного устройства.
3. Организовать коллективную работу с данными.
4. Переложить заботу о сохранности данных и их постоянной доступности на плечи “облачного” сервиса.
5. Находясь на своем рабочем месте получить полноценное приложение, использующее все возможности компьютера, ОС для плодотворной работы за счет использования инсталлируемого ПО.
6. Получить оперативно удаленный доступ через web-приложение, через мобильное устройство, находясь вне рабочего места.
7. Получить все преимущества “облачной” технологии, связанные с масштабируемостью и отказоустойчивостью “облаков”.

Высокоуровневость

На сегодняшний день в низкоуровневом программировании, практически, не осталось “ноу-хау”. Работа с USB, камерой, видео, звук, дисковые операции- это умеет делать хорошо любая ОС. Преимущества тут уже давно нет ни у одной ОС. Если подниматься на более высокие уровни кода, то можно заметить, что даже набор прикладного ПО, идущего в составе ОС уж давно не уникален. Ну на какой ОС нет аналога Блокнота, Калькулятора, Paint’a? Разве что Apple можно “пнуть” за отсутствие “флэша”, и то- это умышленный ход.
Потребителя теперь завоевывают сложными, высокоуровневыми приложениями: распознавание голоса (например, голосовой поиск от Google), распознавание изображений (лиц на фотографиях- Picasa, Windows Live), рукописного текста (Windows 7), фильтрация спама (Gmail), распознавание движений (Kinnect), поисковые технологии (Google, Yandex). И тут поле деятельности весьма широкое: эти технологии, с одной стороны, на более качественном уровне решают проблемы человеко-машинного интерфейса, с другой стороны, сложны в воспроизведении конкурентами, что дает достаточно времени для “снятия сливок” с рынка. Наделение коммерческого ПО элементами искусственного интеллекта- тема еще свежая, “мало раскопанная”, поэтому тут есть, где развернуться, есть интерес со стороны потребителей, есть деньги.
Можно констатировать, что обладание своими низкоуровневыми технологиями на сегодняшний день- недостаток. Ведь на поддержку и развитие их надо тратить время и деньги. При этом, конкурентных преимуществ никаких. С другой стороны- высокоуровневое программирование с новыми перспективами, денежными рынками.
Как бы смело это ни звучало сейчас, но со стороны той же Microsoft было бы разумным перейти на использование наработок сообщества open source. Например, как это сделала Apple, Google. Google, вообще, очень эффективно использует наработки open source: и Linux, и Python, и web-приложения. Еще пример: Intel, Nokia с MeeGo.
Из антипримеров: Windows phone 7. Огромные усилия затрачены на ее разработку с нуля. В результате, этой ОС надо еще 1-2 года, чтобы довести ее до конкурентоспособного состояния. Думаю, что если бы они пошли по пути Google, и использовали ядро Linux, чтобы создать свою ОС для смартфонов, то это у них бы заняло существенно меньше времени и результат был бы лучше.
Времена меняются. Сейчас надо использовать шире уже наработанные решения, придерживаться стандартов и создавать высокоуровневое ПО.

Стандартизация

Как всегда это бывает, на заре любой отрасли существуют различные не совместимые решения, все сумбурно и знания быстро устаревают. Потом все “устаканивается”, появляются отраслевые стандарты и с полученными знаниями, опытом специалист может спокойно прожить всю жизнь, не боясь, что он завтра станет никому не нужен из-за того, что его знания устарели.
Аналогичная картина развития отрасли наблюдается и в ИТ. Все больший приоритет приобретают стандарты при проектировании ПО. Формируются приемы программирования (например, см. GoF), накатываются методики ведения проектов. Хотя проблема быстрого устаревания знании еще актуальна, но она уже явно менее остра, чем 20 лет назад. ИТ стабилизируются в своем развитии, выходят на плоское плато S-образной кривой развития. Это замечательно. Так и должно быть.
Свое стремление соблюдать стандарты, подтверждая это делами, демонстрирует даже какой яркий нарушитель стандартов как Microsoft. Эта тенденция видна повсеместно и касается всего: пользовательских интерфейсов, протоколов обмена данными, форматов хранения данных и т.д.

Вывод

Перечисленные семь наблюдаемых в последние годы тенденций: интеллект, интерфейс, производительность, кроссплатформенность, “облака”, высокоуровневость, стандартизация характеризуются устойчивым, сильным трендом. Нет оснований полагать, что в ближайшие минимум пять лет произойдет смена этих тенденций другими.
Правильным путем развития программных продуктов будет следование этим тенденциям в той или иной степени. Например, можно пойти по пути улучшения пользовательского интерфейса, или добавить интеллекта в свое ПО, или сделать одновременно и то и другое.
Какой бы Вы путь ни выбрали из перечисленных пунктов, помните, что в конечном итоге “видеть” надо человека, пользователя вашего продукта. Эти тенденции- только направление движения к решению проблем пользователя, а какую именно дорожку выберете Вы- это и есть Ваш элемент творчества, который не отнимут у вас никакие стандарты, никакое плато. Так что, дерзайте!

Тенденции развития программного обеспечения
Программное обеспечение как товар. Создание программного обеспечения для персональных компьютеров за какой-то десяток лет превратилось из занятия программистов-одиночек в важную и мощную сферу промышленности. Только в США более 50 фирм - производителей программного обеспечения имеют объемы продаж более 10 млн. дол., а у десяти из них (в частности, Microsoft, Lotus, Novell, Borland, Autodesk, Symantec и Computer Associates) объемы продаж превышают 100 млн. дол. Поэтому развитие программного обеспечения, предназначенного для широкого круга пользователей, происходит уже не в состязании индивидуальных программистов, а в процессе ожесточенной конкурентной борьбы между фирмами-производителями программного обеспечения. Доля некоммерческого программного обеспечения постоянно снижается и все более ограничивается программами, создаваемыми в процессе научных исследований или для собственного удовольствия.
Важнейшие свойства программ. При разработке коммерческих программ основной задачей фирм-разработчиков является, естественно, обеспечение их успеха на рынке. Для этого необходимо, чтобы программы обладали следующими качествами:
* функциональность программы, т.е. полнота удовлетворения ею потребностей пользователя;
* наглядный, удобный, интуитивно понятный и привычный пользователю интерфейс (т.е. способ взаимодействия программы с пользователем);
* простота освоения программы даже начинающими пользователями, для чего используются информативные подсказки, встроенные справочники и подробная документация;
* надежность программы, т.е. устойчивость ее к ошибкам пользователя, отказам оборудования и т.д., и разумные ее действия в этих ситуациях.
Стандартизация. Во многих областях совместная работа различных производителей программного обеспечения приводит к стандартизации отдельных элементов интерфейса программ, форматов данных и т.д., что весьма удобно для пользователей. Это происходит прежде всего потому, что разработчики программ перенимают друг у друга удачные находки и приемы и стремятся обеспечить совместимость с другими наиболее популярными программами. В результате использования ниспадающих (pull-down) меню или вид таблицы табличного процессора будут приблизительно одинаковыми во всех программах, хотя они созданы различными разработчиками, подобно тому, как похожи кнопки в лифтах, изготовленных разными заводами.
Удобство пользовательского интерфейса программ является важнейшим фактором, определяющим приемлемость программы для пользователей, а значит, и ее успеха на рынке. Большинство выпускаемых на рынок программ используют достаточно стандартные методы организации интерфейса: ниспадающее меню, панели для выбора ответа, встроенные диалоговые справочники и т.д. Как правило, пользователь может работать не только с клавиатурой, но и с мышью. В последнее время все большее количество программ используют графический пользовательский интерфейс (graphical user interface, GUI), в котором, в частности, для упрощения работы пользователя вместо надписей на экране употребляются рисунки (пиктограммы). При этом графический интерфейс используется не только в таких программах, как графические редакторы или издательские системы, но и в табличных процессорах, текстовых редакторах и т.д. Многие из программ с графическим интерфейсом работают под управлением системы Windows.
Увеличение мощности программ. Важнейшей тенденцией развития программного обеспечения является неуклонное увеличение их мощности - программы могут обрабатывать большие количества данных, делать это быстрее, предоставляют пользователю больше выполняемых функций и т.д. Таким образом, разработчики программного обеспечения используют возможности, появляющиеся из-за увеличения мощности компьютеров. Весьма заметно и стремление к интеграции функций программного обеспечения. Например, в табличный процессор включаются функции базы данных, в издательскую систему - функции текстового редактора и т.д.
Оборотной стороной увеличения мощности программ является повышение их требований к аппаратуре. Например, программы, работающие под управлением Windows, нельзя использовать на 486, требуется компьютер не ниже класса Pentium, для сносного быстродействия при этом необходим компьютер с микропроцессором 100 Mhz и 16 Мбайта памяти, а для комфортной работы - 200 Mhz и 32 Мбайт оперативной памяти. Для многих программ необходимы оперативная память не менее 16 Мбайт, графический монитор класса не ниже VGA, хорошая графическая плата и т.д.
Коммерческие разновидности программ
В настоящее время большинство программ распространяется на коммерческой основе. Для приобретения таких программ необходимо вначале заплатить за них определенную сумму денег. Такие программы называются коммерческими.
Существуют и такие программы, которые распространяются бесплатно. Чаще всего эти программы написаны каким-нибудь опытным программистом для себя, затем переданы для общего пользования. Такие программы называются бесплатными (freeware). Иногда разработчики программы указывают, что их программа является бесплатной для индивидуальных пользователей, но для использования в организациях должна покупаться соответствующая лицензия.
Промежуточное положение между бесплатными и коммерческими программами занимают условно-бесплатные программы (shareware). Эти программы можно получить и опробовать бесплатно, но для систематического их использования необходимо уплатить разработчикам или распространителям программы определенную сумму.
Нумерация версий программ
Программы, которые нашли популярность у пользователей, как правило, совершенствуются разработчиками: в них исправляются ошибки, включаются новые возможности и т.д. Чтобы сохранить преемственность, получившимся программам не дается какое-то другое имя, а вместо этого они называются версиями исходных программ.
По установившейся традиции версии программ обозначаются числами вида 1.00, 3.5 и т.д., т.е. десятичных дробей в американской записи. Номер версии обычно указывается после названия программы, например Windows 3.0 (читается "три ноль"). При этом существенные изменения в программах отражаются увеличением цифры до точки, незначительные изменения или исправления ошибок - увеличением цифр, стоящих после точки. Например, первоначальная версия программы обозначается 1.0, версия с некоторыми улучшениями - 1.1, а после внесения существенных дополнений новая версия программы будет иметь номер 2.0.
Также существует нумерация программ по годам, например: Windows 98 - версия, выпущенная в 98 году.
Большинство фирм-разработчиков программ продают на льготных условиях (а иногда даже предоставляют бесплатно) новые версии своих программ тем, кто ранее приобрел одну из предшествующих версий. Например, программа может стоить 400 дол., а для владельцев предыдущих версий - 50 дол.

8. Требования преподавателя

2. Тезисы лекций

Тема 1. Информатика – предмет и задачи. Основные категории и понятия информатики

Роль информатики в информационном обществе

Тема 2. Начала общей теории информации. Понятие информации.

Тема 3. Арифметические основы информатики. Формы представления информации. Системы счисления. Действия в различных системах счисления.

Тема 4. Логические основы информатики

Тема 5 . Архитектура персонального компьютера. Информационно-логические основы построения

Тема 6. Алгоритмические основы информатики

6.1 Понятие алгоритма, его основные свойства

6.2. Машина Тьюринга и машина Поста

Устройство машины Тьюринга

Описание машины Тьюринга

Тема 7.Основные конструкции программирования. Структурное программирование. Процедурное программирование. Объектно-ориентированное программирование.

Тема 8. Состояние и тенденции развития программного обеспечения

Тема 9. Операционные системы. Роль операционной системы в организации работы пользователя на персональном компьютере. Операционные системы и их основные функции

Классификация ос

Тема 10. Операционная система ms-dos

Тема 11. Операционные системы Windows. Концепция операционных систем Windows.

Объекты Windows

Тема 12. Сервисное программное обеспечение. Общие сведения об архивации файлов. Программы-архиваторы.

Программы архивирования данных

Тема 13. Прикладные программные продукты. Классификация прикладного программного обеспечения.

Тема 14. Тестовый процессор ms Word

14.1. Система обработки текстов (основные возможности, классификация). Ms Word. Элементы экрана.

Установка основных параметров шрифта

14.2. Оформление текста. Работа с таблицей. Вставка файла, рисунка. Редактор формул ms Equation.

Математические операторы и операторы сравнения

Тема 15. Табличный процессор ms Excel

15.1. Назначение основные возможности Excel. Элементы экрана

Добавление пиктограмм в одно из пиктографических меню

Рабочие таблицы Excel предназначены для анализа данных, представленных в строках и столбцах. Они хранятся в файлах, которые называются рабочими книгами.

15.2. Режим вычисления. Оформление таблиц. Оформление таблиц. Печать. Диаграмма.

15.3. Работа с большими таблицами. Справочная система ms Excel.

Тема 16. Использование спп Power Point для создания бизнес плана. Информационные системы (ис). Создание презентации. Оформление.

Тема 17. Основы технологии работы в субд ms Access

Тема 18. Сеть Internet и ее применение. Основные понятия Internet. Программа Internet Explorer. Поиск информации. Поисковые системы. Почта.

Тема 19. Компьютерные вирусы и приемы борьбы с ними (понятие компьютерного вируса, средства защиты, методика защиты).

Лабораторная работа №4 Создание прайс-листа счёта

Лабораторная работа №5 Статистические расчеты Microsoft Excel.

Пуск – Программы - Microsoft Access

2.1.1 Запрос, отбирающий данные из одной таблицы по условию

2.2 Запросы, которые отбирают данные из нескольких таблиц

2.3 Модификация данных с помощью запросов

2.3.1 Запросы, которые изменяют значение группы записей

Тема: Создание форм

3.1 Создание форм для просмотра и ввода данных

3.2.Создание форм с подчиненной формой

Краткое описание семинарских и практических занятий (планы, задания для проведения семинарских и практических занятий, срсп, срс)

Задания для самопроверки и подготовки к экзамену, в том числе тесты

В) объединение

6. Перечень основной и дополнительной литературы, в том числе на электронных носителях

Дополнительная литература

Справочная литература

Нормативная литература

Глоссарий

Тема 8. Состояние и тенденции развития программного обеспечения

Без программ (совокупности, команд, которые должен выполнять процессор) компьютер - не более чем простое переплетение бесполезных электронных схем.

Программное обеспечение (softwаrе) на данный момент составляет сотни тысяч программ, которые предназначены для обработки самой разнообразной информация с самыми различными целями.

Программные продукты 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 выделим соответственно три класса программных продуктов, представленных на рисунке:

Системное программное обеспечение – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ.

Пакет прикладных программ – комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определенного класса конкретной предметной области.

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

Тема 9. Операционные системы. Роль операционной системы в организации работы пользователя на персональном компьютере. Операционные системы и их основные функции

ЭВМ предоставляет различные ресурсы для решения задачи, но чтобы сделать эти ресурсы легко доступными для человека и его программ, требуется операционная система. Она скрывает от пользователя сложные и ненужные подробности и предоставляет ему удобный интерфейс для работы. Операционная система осуществляет загрузку в оперативную память всех программ, передает им управление в начале их работы, выполняет различные действия по запросу выполняемых программ и освобождает занимаемую программами оперативную память при их завершении.

Большинство пользователей имеет опыт эксплуатации операционных систем , но тем не менее они затруднятся дать этому понятию точное определение. Давайте кратко рассмотрим основные точки зрения.

Операционная система как виртуальная машина

При разработке ОС широко применяется абстрагирование, которое является важным методом упрощения и позволяет сконцентрироваться на взаимодействии высокоуровневых компонентов системы, игнорируя детали их реализации. В этом смысле ОС представляет собой интерфейс между пользователем и компьютером.

Архитектура большинства компьютеров на уровне машинных команд очень неудобна для использования прикладными программами. Например, работа с диском предполагает знание внутреннего устройства его электронного компонента – контроллера для ввода команд вращения диска, поиска и форматирования дорожек, чтения и записи секторов и т. д. Ясно, что средний программист не в состоянии учитывать все особенности работы оборудования (в современной терминологии – заниматься разработкой драйверов устройств), а должен иметь простую высокоуровневую абстракцию, скажем представляя информационное пространство диска как набор файлов. Файл можно открывать для чтения или записи, использовать для получения или сброса информации, а потом закрывать. Это концептуально проще, чем заботиться о деталях перемещения головок дисков или организации работы мотора. Аналогичным образом, с помощью простых и ясных абстракций, скрываются от программиста все ненужные подробности организации прерываний , работы таймера, управления памятью и т. д. Более того, на современных вычислительных комплексах можно создать иллюзию неограниченного размера оперативной памяти и числа процессоров . Всем этим занимается операционная система . Таким образом, операционная система представляется пользователю виртуальной машиной , с которой проще иметь дело, чем непосредственно с оборудованием компьютера.

Операционная система как менеджер ресурсов

Операционная система предназначена для управления всеми частями весьма сложной архитектуры компьютера. Представим, к примеру, что произойдет, если несколько программ, работающих на одном компьютере, будут пытаться одновременно осуществлять вывод на принтер. Мы получили бы мешанину строчек и страниц, выведенных различными программами. Операционная система предотвращает такого рода хаос за счет буферизации информации, предназначенной для печати, на диске и организации очереди на печать. Для многопользовательских компьютеров необходимость управления ресурсами и их защиты еще более очевидна. Следовательно, операционная система , как менеджер ресурсов , осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессоров , памяти и других ресурсов между различными программами.

Операционная система как защитник пользователей и программ

Если вычислительная система допускает совместную работу нескольких пользователей, то возникает проблема организации их безопасной деятельности. Необходимо обеспечить сохранность информации на диске, чтобы никто не мог удалить или повредить чужие файлы. Нельзя разрешить программам одних пользователей произвольно вмешиваться в работу программ других пользователей. Нужно пресекать попытки несанкционированного использования вычислительной системы. Всю эту деятельность осуществляет операционная система как организатор безопасной работы пользователей и их программ. С такой точки зрения операционная система представляется системой безопасности государства, на которую возложены полицейские и контрразведывательные функции.

Операционная система как постоянно функционирующее ядро

Наконец, можно дать и такое определение: операционная система – это программа, постоянно работающая на компьютере и взаимодействующая со всеми прикладными программами. Казалось бы, это абсолютно правильное определение, но, как мы увидим дальше, во многих современных операционных системах постоянно работает на компьютере лишь часть операционной системы , которую принято называть ее ядром.

Операционной системой называется комплекс программ, которые обеспечивают автоматизацию доступа к аппаратным и программным ресурсам компьютера.

Кроме перечисленного выше операционные системы могут предоставлять и другие возможности, делающие ЭВМ еще более удобной для использования: одновременное выполнение множества различных программ (мультизадачность); средства защиты информации, хранящейся на дисках ЭВМ; работа нескольких пользователей на одной ЭВМ (многопользовательский режим); возможность подключения ЭВМ к сети, а также объединение вычислительных ресурсов нескольких машин и совместное их использование (кластеризация).

Кроме операционных систем для работы необходимы некоторые другие компоненты. Среди них базовая система ввода-вывода (BIOS), постоянно находящаяся в памяти компьютера. Эта система "встроена" в материнскую плату компьютера. Ее назначение состоит в выполнении элементарных действий, связанных с осуществлением операций ввода-вывода. BIOS содержит также тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств компьютера при включении электропитания. Кроме того, базовая система ввода-вывода содержит программу вызова загрузчика операционной системы.

Загрузчик операционной системы - это специальная программа, предназначенная для инициирования процесса загрузки операционной системы.

Основными функциями операционных систем являются:

обеспечение операций по обмену данными между выполняющейся программой и внешними устройствами;

обслуживание нестандартных ситуаций в ходе выполнения программы;

удаление выполненной программы из оперативной памяти и освобождение места для загрузки новой программы;

организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях;

организация взаимодействия пользователя и операционной системы – прием и выполнение команд пользователя;

выполнение различных вспомогательных (сервисных) функций, таких как форматирование дисковых устройств, копирование информации с одного дискового устройства на другое и некоторые другие.

Образующие базовую систему ввода-вывода части операционной системы обычно записываются на гибком, жестком (винчестерском) или лазерном диске, который в этом случае называется системным диском.

Операционная система должна находиться в рабочем состоянии в течение всего времени функционирования компьютера. Работа операционной системы начинается в момент включения компьютера и заканчивается в момент его выключения.

Слайд 2

Программное обеспечение ЭВМ

Программное обеспечение вычислительной машины – это совокупность программ и документации на них, позволяющих осуществить автоматизированную обработку информации на ЭВМ.

Слайд 3

Если бы аппаратное оборудование предоставляло пользователям такие возможности, какие им необходимы, надобность в программном обеспечении отпала бы. Однако, в настоящее время форма работы с аппаратным оборудованием для пользователя не совсем удобна, и при конструировании ЭВМ создают комбинацию программных и аппаратных средств. Это позволяет найти оптимальный вариант сочетания затрат на создание ЭВМ и их возможностей.

Слайд 4

Программное обеспечение является неотъемлемой частью любой вычислительной машины. Оно освобождает пользователей от необходимости знать специфические свойства каждого устройства, облегчает связь с машиной каждого конкретного пользователя и организует доступ к системе нескольких пользователей, осуществляя распределение ресурсов системы. Чем сложнее и более развито программное обеспечение, тем проще общение с машиной. При оценке современных машин таких основных характеристик, как быстродействие и объем памяти оказывается недостаточно. К ним должны присовокупляться характеристики программного обеспечения. По мере усложнения ЭВМ растет и значение программного обеспечения. В настоящее время оно составляет 60-70% от стоимости вычислительной системы.

Слайд 5

Основной принцип построения программного обеспечения заключается в выделении отдельных его функций и оформлении их в виде стандартизованных блоков, функционирование которых зависит от значения входов и выходов в этот блок и не зависит от других блоков. Такие программные блоки называют модулями, а принцип называется модульным.

Слайд 6

ППП

Пакеты прикладных программ - комплекс программ для решения задач по некоторой теме или предмету и оформленные согласно требованиям к такому продукту. Например, пакеты бухгалтерских программ.

Слайд 7

Этапы развития

Слайд 8

Стремление расширить возможности ЭВМ и повысить эффективность их использования привело к созданию программного обеспечения (ПО). Эволюция вычислительных машин тесно связана с развитием их программного обеспечения. В истории развития программного обеспечения можно выделить следующие поколения: Первое поколение – зарождение ПО. Второе поколение – развитие ПО: использование алгоритмических языков и библиотек стандартных программ. Третье поколение – широкое использование ПО, появление развитых операционных систем. Четвертое поколение – ПО, дающее возможность коллективного использования ЭВМ.

Слайд 9

Поколения

Слайд 10

1)ЭВМ первого поколения реализовывали последовательный принцип действия, обладали относительно невысокой скоростью, и программист был в состоянии достаточно полно использовать их вычислительные возможности. Программист был единственной фигурой, имевшей контакт с ЭВМ, знал все тонкости работы с аппаратурой и вел отладку своих программ непосредственно с пульта машины. 2)Переход к ЭВМ второго поколения сопровождался частичным отходом от последовательного принципа действия ЭВМ. Появление более быстрой оперативной памяти и центрального обрабатываемого устройства сделало экономически целесообразным совместить во времени процесс вычислений и операции обмена информацией с относительно медленно действующими внешними устройствами.

Слайд 11

3) Попытки превращения разрозненного программного обеспечения в единую систему, путем создания всевозможных, связующих программ и частичной переработки некоторых из имеющихся, не могли серьезно продвинуть решение проблемы. Стало ясно, что основой ПО должен быть некоторый общий программный комплекс. Такие комплексы программ стали называть операционными системами (ОС).

Слайд 12

4)Этапы эволюции взаимоотношения «человек-машина» представляются следующими: от прямого использования ЭВМ одним программистом, в распоряжении которого представлены все ресурсы машины, – через мультипрограммирование, когда программист полностью отстранен от машины, – к системам разделения времени и разговорному режиму, когда много программистов, сидя за своими индивидуальными пультами, управляют ходом решения своих задач независимо друг от друга и одновременно используют мощности ЭВМ.

Слайд 13

Тенденция развития программного обеспечения

Слайд 14

При разработке коммерческих программ основной задачей фирм-разработчиков является, естественно, обеспечение их успеха на рынке. Для этого необходимо, чтобы программы обладали следующими качествами: функциональностью, т.е. полнотой удовлетворения потребностей пользователя; наглядностью, удобным, интуитивно понятным и привычным пользователю интерфейс; простотой освоения начинающими пользователями, для чего используются информативные подсказки, встроенные справочники и подробная документация; надежностью, т.е. устойчивостью ее к ошибкам пользователя, отказам оборудования и т.д. и разумностью ее действия в этих ситуациях; стандартизацией.

Слайд 15

Удобство пользовательского интерфейса программ является важнейшим фактором, определяющим их приемлемость для пользователей, а значит, и успеха на рынке. Большинство выпускаемых на рынок программ используют достаточно стандартные методы организации интерфейса: ниспадающие меню; панели для выбора, ответа; встроенные диалоговые справочники и т.п. Все большее количество программ используют графический пользовательский интерфейс, в котором, для упрощения работы пользователя, вместо надписей на экране используются рисунки.

Слайд 16

Увеличение мощности программ

Слайд 17

Важнейшей тенденцией развития программного обеспечения является неуклонное увеличение их мощности – программы могут обрабатывать большие количества данных, делать это быстрее, предоставляют пользователю больше выполняемых функций и т.д. Таким образом, разработчики программного обеспечения используют возможности, появляющиеся из-за увеличения мощности компьютеров. Весьма заметно и стремление к интеграции функций программного обеспечения. Например, в табличный процессор включаются функции базы данных, в издательскую систему – функции текстового редактора и т.д. Оборотной стороной увеличения мощности программ является повышение их требований к аппаратуре. Например, программы, работающие под управлением Windows, нельзя использовать на 486, требуется компьютер не ниже класса Pentium, для сносного быстродействия при этом необходим компьютер с микропроцессором 100 Mhz и 16 Мбайта памяти, а для комфортной работы – 200 Mhzи 32 Мбайт оперативной памяти. Для многих программ необходимы оперативная память не менее 16 Мбайт, графический монитор класса не ниже VGA, хорошая графическая плата и т.д.

Слайд 18

Коммерческие разновидности программ

Слайд 19

В настоящее время большинство программ распространяется на коммерческой основе. Для приобретения таких программ необходимо вначале заплатить за них определенную сумму денег. Такие программы называются коммерческими. Существуют и такие программы, которые распространяются бесплатно. Чаще всего эти программы написаны каким-нибудь опытным программистом для себя, затем переданы для общего пользования. Такие программы называются бесплатными (freeware). Иногда разработчики программы указывают, что их программа является бесплатной для индивидуальных пользователей, но для использования в организациях должна покупаться соответствующая лицензия.

Слайд 20

Нумерация версий программ

Слайд 21

Программы, которые нашли популярность у пользователей, как правило, совершенствуются разработчиками: в них исправляются ошибки, включаются новые возможности и т.д. Чтобы сохранить преемственность, получившимся программам не дается какое-то другое имя, а вместо этого они называются версиями исходных программ. По установившейся традиции версии программ обозначаются числами вида 1.00, 3.5 и т.д., т.е. десятичных дробей в американской записи. Номер версии обычно указывается после названия программы, например Windows3.0 (читается «три ноль»). При этом существенные изменения в программах отражаются увеличением цифры до точки, незначительные изменения или исправления ошибок – увеличением цифр, стоящих после точки. Например, первоначальная версия программы обозначается 1.0, версия с некоторыми улучшениями - 1.1, а после внесения существенных дополнений новая версия программы будет иметь номер 2.0. Также существует нумерация программ по годам, например: Windows 98 – версия, выпущенная в 98 году. Большинство фирм-разработчиков программ продают на льготных условиях (а иногда даже предоставляют бесплатно) новые версии своих программ тем, кто ранее приобрел одну из предшествующих версий. Например, программа может стоить 400 дол., а для владельцев предыдущих версий – 50 дол.