Программа это набор инструкций на машинном языке

Программные средства эвм

Программа – это
набор инструкций на машинном языке, она
может находиться как на жестком диске
ЭВМ, так и на внешнем магнитном носителе.

Программное
обеспечение ЭВМ делятся на 3 основных
класса:

1 Системное
Программное обеспечение
— состоит
из:

а) ОС
— операционной
системы или
основной Программы управления компьютером,
которая организует и автоматизирует
процесс решения задач, запускает
прикладные программы, обеспечивает
защиту данных, выполняет различные
сервисные функции по запросам пользователя
и прикладных программ. ОС
обеспечивает удобный способ общения
(интерфейс) пользователя с внешними
устройствами, распределяет оперативную
память между программами (MS
DOS,
OS/2,
UNIX).

б) Утилит
– программ вспомогательного
назначения
(программы – архиваторы: сжимают
информацию, программы оптимизации
дисков: собирают все файлы в начале
диска без пробелов, прозрачные программы
динамического сжатия диска, программы
для автономной печати (спулеры), программы
управления памятью, антивирусные).
Утилиты дополняют возможности ОС, могут
работать только в тех ОС, для которых
были разработаны.

в) Средств
тестирования и диагностики
– составляют средства технического
обслуживания ЭВМ и предназначены для
проверки работоспособности, наладки и
технической эксплуатации; они
подразделяются на средства диагностики,
тестовые программы, средства
программно-логического контроля и
программно-аппаратного контроля. Эти
средства используются инженерно-техническим
персоналом.

г) Программ-оболочек
– эти программы обеспечивают более
удобный и наглядный способ общения с
компьютером. Примером таких программ
является — NORTON
COMMANDER.

д) Программ
– драйверов
– эти программы расширяют возможности
ОС по управлению устройствами ввода-вывода
(клавиатурой, жестким диском, мышью и
т.д.), оперативной памятью и т.д. С помощью
драйверов возможно подключение к
компьютеру новых устройств.

Операционные
оболочки, в
отличие от программ-оболочек,
не только дают пользователю более
наглядные средства для выполнения часто
используемых действий, но и предоставляют
новые возможности для запускаемых
программ. Чаще всего это:

• графический
  интерфейс,
  т.е. набор средств для вывода изображений
  на экран и манипулирования ими,
  построения меню, окон на экране и т.д.;

• мультипрограммирование,
  т.е. возможность одновременного
  выполнения нескольких программ;

• расширенные
  средства для обмена информацией между
  программами.

Наиболее популярной
операционной оболочкой является
Microsoft
Windows.

2 Инструментальное
программное обеспечение
– предназначено
для создания оригинальных программных
средств в любой проблемной области,
включая системное программное обеспечение.
В его состав входят языки
программирования, компиляторы и
трансляторы с языков программирования
различного уровня, библиотеки стандартных
программ (БСП)
(заранее подготовленные программы,
которыми можно воспользоваться), средства
редактирования, отладки, тестирования
и загрузки, а
также системы
программирования (СП).

3 Прикладное
Программное обеспечение
— состоит
из пакетов
прикладных программ
или приложений,
для решения конкретных задач.

Особенностью этого
класса является то, что с прикладными
программами могут работать пользователи,
не имеющие специального образования,
а получившие лишь навыки работы с
конкретным приложением.

Программное
управление работой компьютера. Программное
обеспечение компьютера.

 Технические
устройства (в том числе и компьютер как
совокупность аппаратного и программного
обеспечения) являются формальными
исполнителями программ. «Формальный»
означает в данном случае, что
человек-пользователь не объясняет
исполнителю-компьютеру свои цели
и смысл команд
программы. Очевидно, что компьютер и не
сможет понять
смысла совершаемых им действий. Более
того, компьютер не обладает способностью
к анализу
результатов,
например, относительно их соответствия
постановке задачи.

Алгоритм,
предназначенный для исполнителя
­компьютера,
называется программой. Основой работы
любого компьютера является принцип
программного управления.
Этот принцип заключается в том, что
решение поставленной задачи реализуется
в полном соответствии с программой,
которая заранее составлена и введена
в его память.

Работа ни одного
устройства компьютера не обходится без
программы и исходных данных
к ней.

Не только устройства
компьютера, но и каждое программное
средство можно рассматривать в качестве
формального исполнителя, который
характеризуется своей системой команд,
средой, системой отказов.

В любой
программе
пользовательский интерфейс можно
рассматривать как среду
исполнителя; сообщения об ошибочных
действиях пользователя или о сбоях в
работе программы или устройств компьютера
­
как систему
отказов;
команды управления программой (параметры
команд, система меню, «горячие клавиши»
и т.д.) ­
как систему
команд
исполнителя.

Основным исполнителем
программ в компьютере является центральный
процессор. Основными его компонентами
являются устройство управления (УУ) и
арифметико­-логическое
устройство (АЛУ). Команды накапливаются
в оперативной памяти, автоматически
переводясь в машинные коды. Устройство
управления процессора считывает из
оперативной памяти команду за командой,
анализирует, а затем организует ее
выполнение, используя соответствующие
устройства компьютера. Эти устройства
выполнят соответствующие действия:
напечатают на бумаге, выведут на экран,
запишут на магнитный диск и т.д.

Арифметико-логическое
устройство непосредственно предназначено
для выполнения команд самим процессором.

Выполнение
процессором программ предусматривает:
арифметические действия, логические
операции, передачу управления, перемещение
данных из одного места памяти в другое.

Как выполняются
программы?

В ЦПУ имеются два
регистра специального назначения:
счетчик команд
и регистр
команд.
Счетчик команд содержит адрес команды,
которую предстоит выполнить следующей,
таким образом счетчик отслеживает
порядок выполнения программы. Регистр
команд используется для хранения
команды, выполняемой в текущий момент.

Устройство
управления непрерывно реализует один
и тот же алгоритм, совершая машинный
цикл, который
включает в себя три шага: извлечь,
декодировать,
выполнить.

Рис. Машинный цикл

На шаге извлечения
блок управления требует, чтобы оперативная
память предоставила ему следующую
команду, которую необходимо выполнить.
Блоку управления известно, где именно
находится следующая команда, т.к. ее
адрес хранится в счетчике команд .
Полученную из памяти команду блок
управления помещает в свой регистр
команд и увеличивает содержимое счетчика
команд на такую величину, чтобы он
содержал адрес следующей команды.

В тот момент, когда
команды оказывается в регистре команд,
блок управления начинает шаг декодирования.
Он анализирует код операции и поле
операндов, чтобы определить, какие
действия требуется выполнять по данной
машинной команде.

Получив расшифрованную
команду, блок управления начинает шаг
выполнения. На первом шаге он активизирует
схемы, нужные для решения данной задачи.
Например, если выполняемой командой
окажется команда загрузки информации
из оперативной памяти, блок управления
даст сигнал на выполнение операции
загрузки; если команда окажется
арифметической операции, блок управления
активизирует соответствующие схемы
арифметико-логического блока, выбрав
нужные регистры с входными данными.

После того как
команда будет выполнена, блок управления
вновь приступит к началу машинного
цикла, к шагу извлечь.
Обратите внимание, что в конце предыдущего
шага извлечь
содержимое программного счетчика было
увеличено, и поэтому блок управления
получит опять правильный адрес.

 Выполнив одну
команду из оперативной памяти, процессор
переходит к следующей команде и так,
пока не встретит команду на окончание
работы или команду, которую не сможет
выполнить. Он не сможет выполнить
команду, если она предназначается
устройству, не подключенному к компьютеру,
или отсутствует в его системе команд,
или содержит синтаксическую ошибку.
Если программа составлена правильно,
то процессор
выполнит ее за конечное число шагов и
выдаст человеку результат решения
задачи.

Программное
обеспечение компьютера (его состав и
назначение)

 Программное
обеспечение
– это набор программ, имеющихся в наличии
у ПК. Оно подразделяется на системное,
специальное и прикладное. Классификация
программного обеспечения ПК приведена
на рисунке.

Системное
программное обеспечение
– это совокупность программ, программных
и языковых средств.

К системному
программному обеспечению относятся:

         операционные
системы;

         операционные
оболочки;

         драйверы.

Операционная
система –
это набор программ, который обеспечивает
взаимодействие всех устройств ПК и
позволяет пользователю осуществлять
общее управление ПК (процессором,
памятью, устройствами ввода-вывода,
данными).

Операционная
система дает только минимальные
возможности для управления различными
устройствами. Чтобы расширить эти
возможности для каждого устройства,
пишется отдельная программа, которую
называют драйвером.
Так, программа, управляющая работой
мыши, называется драйвером мыши;
программа, управляющая работой сканера,
называется драйвером сканера и т.д.

Общение с ПК
обеспечивается с помощью системных
команд. Каждая команда представляет
собой краткое предписание, определяющее,
какую операцию и над каким объектом
(программой, файлом) операционная система
должна выполнить. Однако с помощью
системных команд управлять ПК нелегко
(нужно помнить формат каждой команды,
многократно вводить команды и др.).
Поэтому были разработаны так называемые
программы-оболочки. Суть работы
большинства программ-оболочек состоит
в том, что для выполнения команды
операционной системы вместо ввода с
клавиатуры соответствующей системной
команды, пользователь выбирает нужную
клавишу в программе-оболочке. В настоящее
время самой популярной оболочкой
является Windows.

Специальное
ПО включает:

        инструментальное
(системы программирования),

        сервисное;

        сетевое.

Системы
программирования
включают:

         трансляторы
(интерпретаторы, компиляторы);

         языки
программирования;

         редакторы.

Программы
вспомогательного назначения называются
утилитами.
Утилиты часто объединяются в комплексы.
Например, комплекс Norton
Utilities.

Прикладное
программное обеспечение
– это совокупность программ, предназначенных
для решения различных пользовательских
задач.

В прикладное
программное обеспечение входят:

         редакторы
(текстовые, графические и др.);

        
информационно-поисковые
системы – ИПС (программы, предназначенные
для создания и хранения на магнитных
носителях больших массивов справочной
информации и поиска в них требуемых
сведений), базы данных (информационный
массив, с которым работает ИПС);

         системы
обработки числовой информации;

—      
электронные таблицы(инструментальные
средства, предназначенные для обработки
числовых данных, организованных в форме
таблиц, для записи исходных данных и
результатов обработки информации на
внешний носитель и вывода их на бумагу
в форме отчетной документации);

—      
математические пакеты и др.;

       пакеты
прикладных программ – ППП (программы,
предназначенные для решения прикладных
задач);

         педагогические
программные средства – ППС
(информационно-справочные,
имитационно-моделирующие, игровые и
обучающие).

Контрольные
вопросы:

1. Какое
   устройство ЭВМ относится к внешним:

A)
Центральный процессор.

B)
Оперативная память.

C)
Принтер.

D)
Арифметико-логическое устройство.

E)
Кэш – память.

1. Для чего нужна
   системная дискета:

A)
Для аварийной загрузки компьютера,
установки ОС.

B)
Для установки ОС.

C)
Для проверки ПК на наличие вирусов.

D)
Для низкоуровневого форматирования
CD-ROM.

E)
Для низкоуровневого форматирования
винчестера.

Литература:

1. Симонович С.
   Информатика. Учебный курс. — Санкт-Петербург:
   Питер, 2001 г.

2. Алексеев В.А..
   Информатика- 2002. – М.: Высшая школа, 2001
   год

3. Балафанов
   Е.К.,Бурибаев Б.Б.,Даулеткулов А. 30 уроков
   по информатике. Алматы

Рис.
Классификация программного обеспечения
ПК.

Контрольные
вопросы:

1. Какое
   устройство ЭВМ относится к внешним:

A)
Центральный процессор.

B)
Оперативная память.

C)
Принтер.

D)
Арифметико-логическое устройство.

E)
Кэш – память.

1. Для чего нужна
   системная дискета:

A)
Для аварийной загрузки компьютера,
установки ОС.

B)
Для установки ОС.

C)
Для проверки ПК на наличие вирусов.

D)
Для низкоуровневого форматирования
CD-ROM.

E)
Для низкоуровневого форматирования
винчестера.

Литература:

1. Симонович С.
   Информатика. Учебный курс. — Санкт-Петербург:
   Питер, 2001 г.

2. Алексеев В.А..
   Информатика- 2002. – М.: Высшая школа, 2001
   год

3. Балафанов
   Е.К.,Бурибаев Б.Б.,Даулеткулов А. 30 уроков
   по информатике

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Тема 1. АППАРАТНОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ПЕРСОНАЛЬНОГО
КОМПЬЮТЕРА

Лекция 1

План лекции

1.       
Аппаратное обеспечение
персонального компьютера. Основные принципы построения персонального
компьютера.

2.                 
Программное обеспечение
персонального компьютера.

Вопрос 1. Аппаратное обеспечение персонального компьютера.
Основные принципы построения персонального компьютера.

Информационные технологии в своем единстве
представлены тремя составляющими:

■       Hardware —
аппаратное обеспечение;

■       Software —
программное обеспечение;

■       Brainware —
«алгоритмическая составляющая» (интеллектуальная).

Компьютер — это не один электронный аппарат, а
комплекс взаимосвязанных устройств, каждое из которых выполняет определенные
функции. Этот комплекс и есть аппаратное обеспечение^[1].

Создано множество разновидностей персональных
компьютеров (ПК). Наиболее популярными являются компьютеры типа IBM PC
(International Business Machines Personal Computer). Компьютеры этого типа выпускают сотни производителей в
мире. Кроме того, существуют ПК других типов. Например, Macintosh фирмы Apple. Однако
основные принципы обработки информации и взаимодействия с пользователем
одинаковы для всех ПК.

Персональный
компьютер может работать со множеством различных дополнительных устройств,
подключаемых к нему по мере необходимости для решения поставленных задач. К ним
относятся сканеры, манипулятор «мышь», принтеры, графопостроители и т. д. ПК
могут быть объединены в локальные, региональные, глобальные сети. Для этого
требуется сетевое и коммуникационное оборудование: сетевые платы, модемы,
адаптеры и многое другое.

Кроме того,
существуют машины других классов — более мощные, чем ПК. Там, где высоки
требования к скорости расчетов и объему данных (космическая оборона,
метеорология), применяют большие ЭВМ и супер-ЭВМ. Их английское название — mainframe.

Аппаратное
обеспечение тесно связано с таким понятием, как «конфигурация», которое
означает, что данный компьютер может работать с разным набором внешних
устройств.

Минимальная
конфигурация — минимальный
набор составляющих элементов, без которых работа с ПК становится невозможной.
Этот набор включает системный блок, монитор (дисплей) и клавиатуру.

Типовой
комплект ПК включает
системный блок, монитор, клавиатуру, принтер и манипулятор «мышь». Расширение
функций, выполняемых ПК, обеспечивают дополнительные устройства. Например,
джойстик используется для управления в компьютерных играх; сканер необходим для
считывания информации с плоских носителей по принципу преобразования
отображенного луча; модем предназначен для работы электронной почты.

Основной узел
компьютера — системный блок. Устройства, находящиеся внутри блока,
называются внутренними, а устройства, подключаемые к нему снаружи, — внешними.
Внешние дополнительные устройства, предназначенные для ввода, вывода и
длительного хранения данных, также называют периферийными.

В системном блоке располагаются основные
аппаратные части ПК:

■      микропроцессор, который выполняет поступающие
на его вход команды, проводит вычисления и управляет работой всех составляющих
компьютера;

■      оперативная память, предназначенная для
временного хранения данных, а также постоянно хранящегося встроенного блока
операционной системы;

■      накопители на жестких и гибких магнитных
дисках;

■              
дисководы для
компакт-дисков (CD—ROM), звуковые карты, видеоплата;

■      счетчик времени, функционирующий постоянно,
независимо от того, включен или выключен ПК;

■      электронные схемы, управляющие элементами
компьютера, обменом данных, отображением информации (диском, монитором,
принтером).

Клавиатура — устройство для ввода алфавитно-цифровой
информации. Внешний вид клавиатуры и расположение клавиш зависят от модели
компьютера.

Условно
клавиатуру можно разбить на следующие рабочие участки:

■              
функциональные клавиши;

■              
основная
алфавитно-цифровая и знаковая клавиатура (центральная часть);

■      дополнительная клавиатура справа (если
светится индикатор NumLock —
цифровая, если нет — управление курсором);

■      специальные клавиши (служебные): Enter,
Esc, Backspace, Tab, Del, Space, Ins, NumLock, CapsLock. Клавиши, изменяющие значение других клавиш — Ctrl,
Alt. Клавиши
управления курсором — Home, End, Page Down, Page Up.

Принтер предназначен для вывода информации на бумагу
или прозрачный носитель. По принципу действия различают матричные, струйные,
лазерные, светодиодные принтеры.

Монитор — устройство визуального представления данных.
Его основными потребительскими характеристиками являются: размер, шаг маски
экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты. Работает
монитор под управлением специального аппаратного устройства — видеоадаптера,
который предусматривает два режима: текстовый и графический.

В текстовом режиме экран представляет матрицу
размером 25 х 80. В каждое знакоместо может быть введен любой символ кодовой
таблицы. В графическом режиме изображение формируется совокупностью точек,
каждая из которых характеризуется цветом.

Размер экрана измеряется между
противоположными углами кинескопа по диагонали. Стандартные размеры: 14″,
15″, 17″, 19″, 20″, 21″ (единица измерения » —
дюйм). Универсальными являются мониторы 15 и 17 дюймов. Для работы с графикой
используют мониторы размером 19—21 дюймов.

Дж. Нейманом, Г. Голдешайном и А. Беркси были
высказаны основные идеи построения ЭВМ (1941 г.). Впоследствии
они получили название «принципы фон Неймана», которые используются и сейчас.
Работа над первой электронной вычислительной машиной началась в США в середине 1943 г. по заказу артиллерийского управления. Руководителями были Д. Моучли
и Д. Эккерт. Начиная с 1944 г. к работе был привлечен крупнейший
американский математик Джон фон Нейман. Постройка машины была завершена в конце
1945 г.; машина получила название ЭНИАК (ENIAC — Elektronic Numerical Integrator and Calculator — электронный
цифровой интегратор и вычислитель).

Принципы
фон Неймана:

■      использование двоичной системы счисления;

■      принцип хранимой в памяти программы.

Первый компьютер, построенный по принципам фон
Неймана, был сделан английским исследователем М. Уилксом (ЭДСАК — Electronic Delay Storage Automatic Calculator)
в 1949 г. Арифметические операции
он выполнял со скоростью: умножение — 8,5 мсек, сложение — 70 мкс (1мкс = 10
с).

Если связать принцип хранимой в памяти
программы с двоичной системой, то такая связь дает следующее преимущество. Для
записи команды в память ей необходимо придать числовой вид, что позволяет
производить преобразование кодов в процессе работы. А это, в свою очередь,
привело к возможности переадресации и формированию команд самой машиной и
позволило создать языки программирования.

Одной из причин успеха компьютеров IBM PC является принцип открытой архитектуры,
который предусматривает возможность дополнения имеющихся аппаратных средств
новыми компонентами без замены старых (наращивание оперативной памяти,
подключение дополнительных устройств). Кроме этого, можно заменять старые
компоненты новыми, более совершенными.

Вопрос 2. Программное обеспечение персонального компьютера.

Программное и аппаратное обеспечение в
компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии.

Программное обеспечение (ПО) — это совокупность всех программ и служебных
данных для них, предназначенных для управления компьютером.

Основной принцип
построения ПО заключается в выделении отдельных функций и оформлении их в виде
стандартных моделей или блоков. ПО можно подразделить на:

■              
системное программное
обеспечение;

■              
системы программирования;

■              
прикладное программное
обеспечение.

Системное
программное обеспечение — это
совокупность программ, предназначенных для организации вычислительных и
управленческих процессов и решения часто встречающихся задач широкого круга
пользователей. К системному ПО относятся:

■      операционные системы (ОС). ОС (ОС ДВК, OS/2, UNIX, MS DOS, WINDOWS),
представляющие собой наиболее
важный тип системного программного обеспечения. Выделение ОС в отдельную группу
произошло по мере усложнения ЭВМ;

■      операционные среды и оболочки (FAR, Norton Commander, Windows 3.x и др.).
Они обеспечивают наглядный и удобный способ представления информации на экране;

■      средства контроля и диагностики аппаратуры (DiskTools, Norton disk doctor и др.).
Служат для выявления и локализации неисправностей в аппаратной части и в
программном обеспечении;

■      обслуживающие программы — антивирусы,
архиваторы (AidsTest,
WinRar
и др.).

Системы
программирования (Паскаль,
Си, объектно-ориентированная система Delphi и др.)
обеспечивают создание программ на машинном языке.

Прикладное
программное обеспечение — это
совокупность программ, предназначенных для выполнения конкретных задач
пользователя. Прикладные ПО делят:

■      на метод-ориентированные программы,
реализующие определенные методы решения математических задач;

■      проблемно-ориентированные программы,
предназначенные для решения задач из определенной сферы деятельности
специалиста, например, экономиста и бухгалтера — Галактика, Бухгалтерия1С,
документоведа — Дело, Solo;

■      программы общего назначения (текстовые
редакторы или процессоры, графические редакторы, электронные таблицы, системы
управления базами данных, средства коммуникации).

Программа — это набор инструкций на машинном языке,
который хранится в памяти ЭВМ и по команде пользователя загружается для
выполнения. Основу построения программы составляют принцип соглашений и принцип
умолчания.

Принцип
соглашений определяет набор
функций, которые будут выполняться конкретной программой и варианты исполнения
каждой функции. Например, для операционной оболочки NC: нажатие функциональной клавиши F5 активизирует функцию копирования.

Принцип
умолчания устанавливает
конкретный вариант исполнения функции (при наличии альтернатив), если
пользователь явным образом не потребовал иного. Например, для NC: F5 — копирование с тем же именем в соседний
каталог.

Основная
характеристика программы — интерфейс — совокупность средств, с помощью
которых программа «общается» с пользователем.

Существуют следующие виды интерфейса:

■          
задание параметров в
командной строке.

Sort.exe < list.txt > sortlist.txt
/ R

■          
пакетная обработка —
усложненный вид интерфейса. Файл содержит описание задания;

■          
диалоговый интерфейс;

■          
интерактивный интерфейс,
которым обладает современное ПО.

Для рассмотрения вопросов работы
вычислительной системы удобно классифицировать ПО по уровням.

Самым низким уровнем ПО является обеспечение,
отвечающее за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами (ПО базового
уровня). Базовые программные средства хранятся в постоянном запоминающем
устройстве (ROM — Read Only Memory). Программы,
работающие на системном уровне, обеспечивают взаимодействие прочих
программ компьютера с базовым программным и аппаратным обеспечением.

Основное назначение программ служебного
уровня состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке
компьютера. Это так называемые утилиты. А с помощью ПО прикладного уровня на
компьютере реализуются конкретные задачи.