Учебно-методическое пособие

Тема 1.Общий состав и структура персональных ЭВМ и вычислительных систем

 

Содержание темы: Классификация ЭВМ. Структура ПК. Структура микропроцессора . Цифровые запоминающие устройства (ЗУ). Оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Внешние запоминающие устройства (ВЗУ). Устройства ввода-вывода информации.

Литература: 1; 4; 5; 7; 8.

 

Методические рекомендации:

 

Электронная вычислительная машина (ЭВМ), компью­тер, вычислитель - это совокупность технических устройств и программных продуктов, предназначенных для выполнения различ­ного рода логических, арифметических и аналитических задач.

Для выполнения любых действий компьютеру необходима про­грамма. Она выполняется по команде пользователя, человека или устройства, передающего сигналы в ЭВМ. Эти сигналы, поступая на естественном языке в виде текста, таблицы или звука, преобра­зуются в один из двоичных кодов и далее обрабатываются и выво­дятся в виде результата.

Типы современных электронных вычислительных машин разно­образны - от микроЭВМ до персональных компьютеров, которые и являются наиболее популярными.

На сегодняшний день обществом используется очень большое количество вычислительных машин. И для того чтобы разобрать­ся с этим объемом ЭВМ, их необходимо классифицировать по признакам.

Конструктивно ПК минимальной конфигурации должен состоять из 3-х компонентов: системного блока, дисплея и клавиатуры.

Системный блок (компьютерная платформа) - это устройство, содержащее в своей структуре все основные технические компо­ненты ПК:

­ микропроцессор, выполняющий управление работой машины и операции над данными;

­ оперативную память, осуществляющую хранение информа­ции, непосредственно участвующей в работе программы, и яв­ляется энергозависимой;

­ постоянную память, предназначенную для хранения наиболее распространенных и часто используемых программ, необходимых для работы компьютера, и являющуюся энергонезависимой;

­ адаптеры и контроллеры, необходимые для управления пери­ферийных устройств и контроля за ними;

­ коммуникационные порты, необходимые для подключения раз­ личных устройств к ПК;

­ накопитель на жестком диске (винчестер);

­ накопитель на гибких дисках (дисковод);

­ накопитель на компакт-дисках (CD-ROM);

­ блок питания.

Внешне системный блок представляет собой металлический кор­пус с рабочей лицевой панелью и задней панелью, на которой раз­мещены разъемы коммуникационных портов для подключения пе­риферийного оборудования.

Обычно структурно микропроцессор представляет собой одну или несколько больших интегральных схем (БИС), выполняющих фун­кции арифметического логического устройства (АЛУ), устройства уп­равления и синхронизации (УУ) и запоминающего устройства, хра­нящего информацию с помощью регистров. Она может состоять из отдельных блоков (секций), а может быть размещена на одном чипе (кристалле). Секционная структура позволяет увеличивать раз­рядность и емкость запоминающего устройства, однако при этом увеличивается количество блоков, что изменяет габариты, мощность и энергопотребление процессора. Однокристальный микропро­цессор обладает постоянной разрядностью и выполняет набор ко­манд, хранящихся в его памяти. Отличительной особенностью дан­ного микропроцессора является наличие общей шины, по которой организуется прием, передача данных и осуществляется взаимодей­ствие между внутренними блоками и устройствами. Таким образом, однокристальный микропроцессор позволяет обеспечить высокое бы­стродействие, обладая небольшой массой и габаритами, относитель­но малой потребляемой мощностью и стоимостью. Это обеспечивает однокристальному микропроцессору широкое использование и приме­нение в микроЭВМ, контроллерах, программаторах, в устройствах ав­томатики, телемеханики и связи, вычислительной техники.

Практическая работа № 1

 

Тема: «Современные ЭВМ и перспективы их развития»

Цель: познакомиться с особенностями и характеристиками современных ЭВМ, проанализировать перспективы их развития.

Необходимое оборудование и программное обеспечение: ЭВМ, Windows XP, Microsoft Office, Internet Explorer

Литература: 4; 5; 8.

Задание:

Познакомиться с особенностями и характеристиками современных ЭВМ, проанализировать перспективы их развития, выделив наиболее важные в таблицу, в которой в отдельной колонке указать сферу применения тех или иных технологий. Всю работу оформить в виде доклада с презентацией.

Методические рекомендации:

В последнее время компьютеры стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. Ещё пятнадцать лет назад было редкостью увидеть какой-нибудь персональный компьютер — они были очень дорогими, и редкими. Отнюдь не каждая фирма могла позволить себе иметь у себя в офисе ЭВМ. Теперь почти в каждом доме есть компьютер, без которого мы уже не мыслим нашего существования.

Современные вычислительные машины представляют одно из самых значительных достижений человеческой мысли, влияние, которого на развитие научно-технического прогресса трудно переоценить. Области применения ЭВМ непрерывно расширяются, чему в значительной степени способствует распространение персональных компьютеров, и особенно микроПК.

В процессе исследования предполагается решение следующих задач:

1. Определение перспектив развития ЭВМ и объяснение таких понятий, как оптический компьютер, квантовый компьютер, нейрокомпьютер.

2. Анализ новейших достижений к компьютерной технике.

Оптический компьютер. Развитие вычислительной техники представляет собой постоянно сменяющие друг друга физические способы реализации логических алгоритмов - от механических устройств (вычислительная машина Бэббиджа) к ламповым (компьютеры 40-50-х годов Марк I и Марк II), затем к транзисторным и, наконец, к интегральным схемам. И уже на рубеже XXI века шли разговоры о скором достижении пределов применения полупроводниковых технологий и появлении вычислительных устройств, работающих на совершенно ином принципе. Все это свидетельствует о том, что прогресс не стоит на месте, и с течением времени ученые открывают новые возможности создания вычислительных систем, принципиально отличающихся от широко применяемых компьютеров. Существует несколько возможных альтернатив замены современных компьютеров, одна из которых - создание так называемых оптических компьютеров, носителем информации в которых будет световой поток.

Проникновение оптических методов в вычислительную технику ведется по трем основным направлениям. Первое основано на использовании аналоговых интерференционных оптических вычислений для решения отдельных специальных задач, связанных с необходимостью быстрого выполнения интегральных преобразований. Второе направление связано с использованием оптических соединений для передачи сигналов на различных ступенях иерархии элементов вычислительной техники, т.е. создание чисто оптических или гибридных (оптоэлектронных) соединений вместо обычных, менее надежных, электрических соединений. При этом в конструкции компьютера появляются новые элементы - оптоэлектронные преобразователи электрических сигналов в оптические и обратно. Но самым перспективным направлением развития оптических вычислительных устройств является создание компьютера, полностью состоящего из оптических устройств обработки информации. Это направление интенсивно развивают с начала 80-х годов ведущие научные центры (MTI, Sandia Laboratories и др.) и основные компании-производители компьютерного оборудования (Intel, IBM, AMD).

В основе работы различных компонентов оптического компьютера (трансфазаторы-оптические транзисторы, триггеры, ячейки памяти, носители информации) лежит явление оптической бистабильности. Оптическая бистабильность - это одно из проявлений взаимодействия света с веществом в нелинейных системах с обратной связью, при котором определенной интенсивности и поляризации падающего на вещество излучения соответствуют два (аналог 0 и 1 в полупроводниковых системах) возможных стационарных состояния световой волны, прошедшей через вещество, отличающихся амплитудой и (или) параметрами поляризации. Причем предыдущее состояние вещества однозначно определяет, какое из двух состояний световой волны реализуется на выходе. Для большего понимания явление оптической бистабильности можно сравнить с обычной петлей магнитного гистерезиса (эффект, используемый в магнитных носителях информации). Увеличение интенсивности падающего на вещество светового луча до некоторого значения I1 приводит к резкому возрастанию интенсивности прошедшего луча; на обратном же ходе при уменьшении интенсивности падающего луча до некоторого значения I2<I1 интенсивность прошедшего луча остается постоянной, а затем резко падает. Таким образом, интенсивности падающего пучка I, значение которой находится в пределах петли гистерезиса, соответствуют два значения интенсивности прошедшего пучка, зависящих от предыдущего оптического состояния поглощающего вещества.

Весь набор полностью оптических логических устройств для синтеза более сложных блоков оптических компьютеров реализуется на основе пассивных нелинейных резонаторов-интерферометров. В зависимости от начальных условий (начального положения пика пропускания и начальной интенсивности оптического излучения) в пассивном нелинейном резонаторе, нелинейный процесс завершается установлением одного из двух устойчивых состояний пропускания падающего излучения. А из нескольких нелинейных резонаторов можно собрать любой, более сложный логический элемент (триггер).

Элементы памяти оптического компьютера представляют собой полупроводниковые нелинейные оптические интерферометры, в основном, созданными из арсенида галлия (GaAs). Минимальный размер оптического элемента памяти определяется минимально необходимым числом атомов, для которого устойчиво наблюдается оптическая бистабильность. Это число составляет ~1000 атомов, что соответствует 1-10 нанометрам.

К настоящему времени уже созданы и оптимизированы отдельные составляющие оптических компьютеров - оптические процессоры, ячейки памяти), однако до полной сборки еще далеко. Основной проблемой, стоящей перед учеными, является синхронизация работы отдельных элементов оптического компьютера в единой системе, поскольку уже существующие элементы характеризуются различными параметрами рабочей волны светового излучения (интенсивность, длина волны), и уменьшение его размера. Если для конструирования оптического компьютера использовать уже разработанные компоненты, то обычный PC имел бы размеры легкового автомобиля. Однако применение оптического излучения в качестве носителя информации имеет ряд потенциальных преимуществ по сравнению с электрическими сигналами, а именно:

­ световые потоки, в отличие от электрических, могут пересекаться друг с другом;

­ световые потоки могут быть локализованы в поперечном направлении до нанометровых размеров и передаваться по свободному пространству;

­ скорость распространения светового сигнала выше скорости электрического;

­ взаимодействие световых потоков с нелинейными средами распределено по всей среде, что дает новые степени свободы (по сравнению с электронными системами) в организации связи и создании параллельных архитектур.

Вообще, создание большего количества параллельных архитектур, по сравнению с полупроводниковыми компьютерами, является основным достоинством оптических компьютеров, оно позволяет преодолеть ограничения по быстродействию и параллельной обработке информации, свойственные современным ЭВМ. Развитие оптических технологий все равно будет продолжаться, поскольку полученные результаты важны не только для создания оптических компьютеров, но также и для оптических коммуникаций и сети Internet.

Квантовый компьютер. Создание качественно новых вычислительных систем с более высокой производительностью и некоторыми характеристиками искусственного интеллекта, например с возможностью самообучения,- очень актуальная тема. Последние десять лет такие разработки ведутся во многих направлениях - наиболее успешными и быстро развивающимися из них являются квантовые компьютеры, нейрокомпьютеры и оптические компьютеры, поскольку современная элементная и технологическая база имеет все необходимое для их создания.

Итак, что же такое квантовый компьютер? Основной его строительной единицей является кубит (qubit, Quantum Bit). Классический бит имеет лишь два состояния - 0 и 1, тогда как состояний кубита значительно больше. Для описания состояния квантовой системы было введено понятие волновой функции, ее значение представляется в виде вектора с большим числом значений. Существуют волновые функции, которые называются собственными для какой-либо определенной величины. Квантовая система может находиться в состоянии с волновой функцией, равной линейной комбинации собственных функций, соответствующих каждому из возможных значений (такое состояние называется сложным), т. е. физически - ни в возбужденном, ни в основном состоянии. Это означает, что кубит в одну единицу времени равен и 0, и 1, тогда как классический бит в ту же единицу времени равен либо 0, либо 1. Как для классических, так и для квантовых компьютеров были введены элементарные логические операции: дизъюнкция, конъюнкция и квантовое отрицание, при помощи которых будет организована вся логика квантового компьютера.

Как работает квантовый компьютер? Согласно законам квантовой механики, энергия электрона, связанного в атоме, не произвольна. Она может иметь лишь определенный прерывный (дискретный) ряд значений Е0, Е1,... Еn называемых уровнями энергии. Этот набор называют энергетическим спектром атома. Самый нижний уровень энергии Е0, при котором энергия атома наименьшая, называется основным. Остальные уровни (Е1, Е2,... Еn) соответствуют более высокой энергии атома и называются возбужденными. Излучение и поглощение атомом электромагнитной энергии происходит отдельными порциями - квантами, или фотонами. При поглощении фотона энергия увеличивается - он переходит "вверх" - с нижнего на верхний уровень, при излучении фотона атом совершает обратный переход вниз.

Если атом в данный момент времени находится в одном из возбужденных состояний Е2, то такое состояние атома неустойчиво, даже если на него не влияют другие частицы. Через очень короткое время атом перейдет в одно из состояний с меньшей энергией, например Е1. Такой самопроизвольный (спонтанный) переход с одного уровня на другой и сопровождающее его спонтанное излучение столь же случайны во времени, как радиоактивный распад ядра атома. Предсказать точно момент перехода принципиально невозможно - можно лишь говорить о вероятности того, что переход произойдет через такое-то время. Но атом может перейти с уровня Е2 на Е1 не спонтанно, а под действием электромагнитной волны, если только частота этой волны достаточно близка к частоте перехода атома. Такая резонансная волна как бы "расшатывает" электрон и ускоряет его "падение" на уровень с меньшей энергией. Переходы, происходящие под действием внешнего электромагнитного поля, называются вынужденными (или стимулированными). При создании квантового компьютера основное внимание уделяется вопросам управления кубитами при помощи вынужденного излучения и недопущении спонтанного излучения, которое нарушит работу всей квантовой системы. От рассказа о физике происходящих в квантовом компьютере процессов перейдем к тому, как эти свойства реализуются в экспериментальном образце квантового компьютера.

Для того чтобы практически реализовать квантовый компьютер, существуют несколько важных правил, которые в 1996 г. привел Дивиченцо (D.P. Divincenzo). Без их выполнения не может быть построена ни одна квантовая система.

Точно известное число частиц системы. Возможность приведения системы в точно известное начальное состояние. Высокая степень изоляции от внешней среды. Умение менять состояние системы согласно заданной последовательности элементарных преобразований. Выполнение этих требований вполне реально с помощью существующих квантовых технологий, однако для того, чтобы воплотить теорию в реальность, нужны гигантские суммы денежных средств, которые пока не могут быть выделены на финансирование исследований.

Нейрокомпьютер. Для решения некоторых задач требуется создание эффективной системы искусственного интеллекта, которая могла бы обрабатывать информацию, не затрачивая много вычислительных ресурсов. И разработчиков "осенило": мозг и нервная система живых организмов позволяют решать задачи управления и эффективно обрабатывать сенсорную информацию, а это огромный плюс для создаваемых вычислительных систем. Именно это послужило предпосылкой создания искусственных вычислительных систем на базе нейронных систем живого мира. Специалисты, добившись нужных результатов в этой области, создадут компьютер с большими возможностями.

Создание компьютера на основе нейронных систем живого мира базируется на теории перцептронов, разработчиком которой был Розенблатт. Он предложил понятие перцептрона - искусственной нейронной сети, которая может обучаться распознаванию образов. Предположим, что есть некоторая зенитно-ракетная установка, задача которой - распознать цель и определить наиболее опасную из них. Также есть два самолета вероятного противника: штурмовик и бомбардировщик. Зенитно-ракетная установка, используя оптические средства, фотографирует самолеты и отправляет полученные снимки на вход нейронной сети (при полностью сфотографированном самолете нейронная сеть быстро распознает его). Но если снимок получился плохо, то именно здесь используются основные свойства нейронной сети, одно из которых - возможность к самообучению. Например, на снимке отсутствует одно крыло и хвостовая часть самолета. Через некоторое (приемлемое) время нейронная сеть сама дорисовывает отсутствующие части и определяет тип этого самолета и дальнейшие действия по отношению к нему. Из распознанных штурмовика и бомбардировщика оператор данной зенитно-ракетной установки выберет для уничтожения более опасный самолет.

Перспективность создания компьютеров по теории Розенблатта состоит в том, что структуры, имеющие свойства мозга и нервной системы, имеют ряд особенностей, которые сильно помогают при решении сложных задач:

­ Параллельность обработки информации.

­ Способность к обучению.

­ Способность к автоматической классификации.

­ Высокая надежность.

­ Ассоциативность.

Нейрокомпьютеры - это совершенно новый тип вычислительной техники, иногда их называют биокомпьютерами. Нейрокомпьютеры можно строить на базе нейрочипов, которые функционально ориентированы на конкретный алгоритм, на решение конкретной задачи. Для решения задач разного типа требуется нейронная сеть разной топологии (топология - специальное расположение вершин, в данном случае нейрочипов, и пути их соединения). Возможна эмуляция нейрокомпьютеров (моделирование) - как программно на ПЭВМ и суперЭВМ, так и программно-аппаратно на цифровых супербольших интегральных схемах.

Искусственная нейронная сеть построена на нейроноподобных элементах - искусственных нейронах и нейроноподобных связях. Здесь важно заметить, что один искусственный нейрон может использоваться в работе нескольких (приблизительно похожих) алгоритмов обработки информации в сети, и каждый алгоритм осуществляется при помощи некоторого количества искусственных нейронов.

Новейшие достижения. Суперпамять.Недавно американская фирма Nantero из Бостона, разработала технологию, позволяющую серийно производить чипы памяти на нанотрубках до 10Гб данных. Память нового поколения, использующая массив фуллереновых трубок на поверхности чипа кремния (NRAM, Nanoscale Random Access Memory) будет хранить данные даже после отключения питания устройства. Это наводит на мысли, как резко может измениться структура компьютера. Ведь по сути, это качественный скачок в производстве компьютеров. Загрузка компьютеров, оснащенных такой памятью, при включении будет происходить мгновенно. Да и быстродействие компьютеров значительно возрастет, так как не будет обращения к винчестеру. Винчестеры как таковые будут не нужны! Можно будет отказаться от системного блока!

Компьютер недалекого будущего состоит из следующих частей. Жидкокристаллический дисплей 19 дюймов на котором сзади располагается системная плата с процессором и памятью. Сейчас Intel выпустила наборы системной логики 865 и 875, с двухканальным контроллером памяти. Наверное, будет 4-х и 8-ми канальная организация памяти. Емкость памяти компьютера 100-200 Гб. От южного моста можно оставить 6 канальный звук. От CD и DVD приводов можно будет отказаться так, как данные удобней будет переносить на компактной флэш-памяти.

Робот-натуралист.Американский дизайнер Сабрина Рааф представила робота, озабоченного проблемами экологии. Translator II: Grower представляет собой стальную платформу, которая держится стены и перемещается по периметру ком­наты. Робот использует самый тривиаль­ный сенсор углекислого газа для анализа состояния окружающей среды. Каждые несколько секунд машина делает замеры, после чего наносит на стену риску. Через полсантиметра - другую. Чем выше кон­центрация углекислого газа, тем длиннее полоска. Такая своеобразная диаграмма информирует о состоянии окружающей среды. Особенно интересно наблюдать за поведением робота при большом скоп­лении людей в помещении.

Наш новый суперкомпьютер.Не так давно в Москве Объединенный институт проблем информатики Наци­ональной академии наук Беларуси, Инсти­тут программных систем Российской Ака­демии Наук, компания «Т-Платформы» и корпорация AMD презентовали супер­компьютер «СКИФ К-1000». Он предназна­чен для решения широкого спектра задач в различных областях науки. Этого монстра собрали наши соотечественники совмест­но с белорусскими коллегами из 576 процессоров AMD Opteron. Компьютер получился самым мощным на всей территории СНГ и Восточ­ной Европы и занимает почетное 98 место в рейтинге самых скоростных машин ТОР500. Главное, что разра­ботчики не остановились на достигнутом, и продолжают разработки. Возможно, скоро именно в России будут трудиться самые быстрые компьютеры.

Протез мозга. Ученые из Южнокалифорнийского университета в Америке разрабо­тали микрочип, имитирующий работу участка головного мозга, отвечающего за запоминание информации. Тестиро­вание проводилось на мозговых тканях обычной крысы. Оно прошло успешно - проанализиро­вав импульсы, полученные с чипа, уче­ные пришли к выводу, что они абсолют­но идентичны тем, которые дает срез ткани головного мозга. В ближай­шее время команда ученых планирует провести опыты уже не на кусках ткани, а на живых животных. Если опыты пройдут удачно и не будет замечено никаких ано­малий, то, разумеется, разработки будут продолжаться дальше. Хотя, как заявляет Теодор Бергер, до создания полноценно­го протеза еще далеко. Например, пока не ясно, каким образом микрочип будет взаимодействовать с те­ми участками мозга, с которыми его не получится соединить напрямую.

Робот-носильщик.Компания Fujitsu представила универ­сального робота-носильщика. Еще в фойе робот приветствует гостей отеля хриплым баритоном. Уточнив номер ком­наты, Service Robot берет тяжелые чемо­даны в обе «руки» и начинает движение в сторону лифта. А если вещей много, вы­катывает специальную тележку. Элект­ронная карта отеля, восемь камер и ульт­развуковые сенсоры позволяют роботу преодолевать любые препятствия. Пра­вое и левое колеса вращаются независи­мо, поэтому движение по наклонным и неровным поверхностям дается легко. Используя систему обработки трехмер­ных изображений, робот может хватать предметы и протягивать их гостям. За реалистичное движение «рук» отвечает модель нервной системы позвоночных. В продолжение своей миссии Service Robot нажимает кнопку вызова лифта, подни­мается на этаж и провожает гостей в но­мер. Робот чутко воспринимает голосо­вые инструкции. Три микрофона позволя­ют ему определить источник команд, что­бы обернуться на голос. Справки об оте­ле можно получить на цветном сенсор­ном экране. Робот подключен к интерне­ту по интерфейсу Wi-Fi 802.11b. Дроид самостоятельно контролирует заряд ба­тареи и время от времени отправляется на базу для индукционной подзарядки без прямого контакта с зарядным устрой­ством. Ночью робот патрулирует коридоры отеля. Размеры Service Robot -65x57x130 см. Вес робота - 63 кг. Ско­рость движения - до 3 км/ч.

Тема 2.Программное обеспечение вычислительной техники, операционные системы и оболочки. Прикладное программное обеспечение

Содержание темы: Файловая система. Операционные системы и оболочки. Операционная система MS DOS. Windows. Альтернативные операционные системы.

Литература: 1; 4; 5; 7; 8.

 

Методические рекомендации:

 

Компьютер является инструментом для выполнения тех или иных действий, программируемых человеком.

Поэтому набор команд, которые должен выполнять компьютер, записываются программой, составленной на одном из языков программирования в двоичной (наиболее предпочтительной) или другой системе счисления. Программы, составленные подобным образом, переводятся на машинный язык компиляторами - программами, предназначенными для выполнения операций преобразова­ния программ на язык ПК, которые в свою очередь являются основой систем программирования.

Готовые к выполнению программы хранятся в файлах на магнитных носителях. Перед выполнением необходимая программа 1 загружается (копируется) в операционную систему, где она должна |быть согласована с устройствами ПК и другими программами. После чего процессор начинает ее обработку и поэтапное выполнение, шаг за шагом, команда за командой, инструкция за инструкцией. В процессе выполнения необходимо оперировать определенным исходным набором данных, ввод и вывод которых происходит между Оперативной памятью и периферийными устройствами при непос­редственном участии процессора (называется обменом).

Компьютер без программы не представляет собой интереса, поэтому для его работы необходим целый набор программ (программ­ное обеспечение), осуществляющих выполнение требуемых задач. Программное обеспечение (ПО) компьютера делят на три 1сса: системное, инструментальное и прикладное. Системными называют программы, предназначенные для разработки, отладки и поддержки выполнения других программ. К системным программам относятся операционные системы, сервисные системы и системы технического обслуживания.

Операционные системы являются основным программным ядром и осуществляют управление, подключение и функциониро­вание технических устройств и программного обеспечения.

Сервисные системы расширяют возможности операционных систем, выполняют ряд дополнительных услуг и образуют оболоч­ки, утилиты и программы, изменяющие внешний вид и функциони­рование операционной системы.

Системы технического обслуживания предназначены для проверки, отладки и тестирования устройств компьютера и поиска неисправностей. Они используются в работе специалистов, конт­ролирующих техническую работу компьютера.

Инструментальными называют программы, которые исполь­зуются для создания программного обеспечения. К ним относятся системы программирования, работающие на установленном языке программирования, системы управления базами данных и програм­мы управления искусственным интеллектом.

Прикладными называют программные средства, предназна­ченные для выполнения конкретных однотипных задач.

Таким образом, прикладное программное обеспечение - это совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.

К прикладному программному обеспечению (ПО) также отно­сятся и все виды деятельности по созданию и отладке ПО:

­ технологии проектирования программ;

­ методы тестирования программ;

­ методы доказательства правильности программ;

­ анализ качества работы программ;

­ документирование программ;

­ разработка и использование программных средств, облегча­ющих процесс проектирования программного обеспечения и мно­гое другое.

Прикладное ПО - неотъемлемая часть ЭВМ. Оно является ло­гическим продолжением технических средств ЭВМ, увеличиваю­щим возможности и сферу использования.

ЭВМ не обладает знаниями ни в одной из научных областей. Все эти сведения сосредоточены в выполняемых компьютерных программах.

Прикладное ПО включает в себя сотни тысяч программ от иг­ровых до научных.

Все прикладное программное обеспечение можно условно разделить на три категории:

 

­ прикладные - непосредственно обеспечивающие выпол­нение необходимых пользователю работ.

­ системные - выполняющие различные вспомогательные
функции: управление ресурсами ЭВМ; создание копий исполь­зуемой информации; проверку работоспособности устройств
ЭВМ; выдачу справочной информации о компьютере.

­ инструментальные - облегчающие процесс создания но­вых программ для ЭВМ.

 

Современное прикладное ПО можно разбить на группы:

 

­ операционные системы;

­ системы программирования (трансляторы, библиотеки про­
грамм, отладчики и т.д.);

­ инструментальные программы;

­ интегрированные пакеты программ;

­ динамические электронные таблицы;

­ системы машинной графики;

­ системы управления базами данных (СУБД);

­ прикладное программное обеспечение.

 

Все прикладные программы осуществляют выполнение кон­кретно поставленных задач:

 

­ создание, редактирование и печать текста;

­ разработку, подготовку и копирование графических черте­жей, рисунков и изображений;

­ составление экспертных анализов и оценки работы различ­ных программ и устройств;

­ заполнение, систематизация и сортировка данных в инфор­мационных банках;

­ осуществление поиска сведений;

­ выполнение обучающих, развивающих и игровых функций;

­ моделирование систем, ситуаций и испытаний;

­ автоматизирование технического проектирования и т.д.

 

Программы управления файлами и планирования заданий -
готовые к выполнению программы (файлы): утилиты, инструментальные системы, интегрированные пакеты программ, системы машинной графики, системы управления базами данных (БД), прикладные пакеты и программы.

Утилиты - программы вспомогательного назначения, они рас­ширяют и дополняют соответствующие возможности операцион­ной системы (ОС).

Драйверы - программы, расширяющие возможности ОС по управ­лению устройствами ввода-вывода информации, оперативной памятью и т.д. С помощью драйверов возможно подключение к компьютеру но­вых периферийных устройств или нестандартного оборудования.

Упаковщики - программы, позволяющие записывать инфор­мацию на дискетах в более плотном виде, т.е. создавать копии фай­лов меньшего размера, а также объединять несколько файлов в один (архивный).

Антивирусные программы - программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и лик­видации последствий заражения.

Коммуникационные программы - программы, предназначен­ные для организации обмена информацией между компьютерами.

Программы тестирования, контроля и диагностики - исполь­зуются для проверки правильности функционирования устройств ЭВМ и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации, указывают причину и место неисправности.

Программы управления памятью - обеспечивают более гиб­кое использование ОП ЭВМ.

Программы печати - осуществляют вывод информации на принтер.

Системы программирования - для разработки новых про­грамм на конкретном языке программирования и включают в себя: компиляторы, интерпретаторы, диалоговую среду, редакторы текстов, библиотеки стандартных подпрограмм, отладчики* справоч­ные службы и т.д.

Компилятор (составитель, собиратель) - читает всю програм­му целиком, дает ее перевод и создает законченный вариант про­граммы на машинном языке, который потом и выполняется ЭВМ.

Интерпретатор (толкователь, устный переводчик) - пе­реводит и выполняет программу строка за строкой.

Диалоговая среда - средство взаимодействия пользователя и ЭВМ.

Редактор текста - программа, выполняющая набор, корректировку и печать текстов.

Библиотеки стандартных подпрограмм - это совокупность программ, составленных на одном из языков программирования и предназначенных для выполнения узкого класса задач. Отладчики - программные средства, выполняющие отладку и проверку готовых программ.

Справочная служба - набор программ, хранящих справочную и пояснительную информацию.

Инструментальные программы - используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных и системных программ, это: редакторы, компоновщики, отладчики, гра­фические пакеты, макроассемблеры, загрузчики и т.д.

Компоновщики - программы экономичного размещения программ. Графические пакеты - программы, позволяющие создавать и изменять графические изображения, картинки и рисунки.

Макроассемблеры - программы, записывающие программы на одном из известных языков программирования (Ассемблере). Загрузчики (блок начальной загрузки) - короткая программа - единственная функция которой заключается в считывании с ОП модуля расширения базовой системы ввода-вывода и модуля обработки прерываний.

Системы машинной графики-программы, позволяющие выводить на экран компьютера линии, кривые, раскраску областей, надписи и тому подобное.

Прикладное программное обеспечение является неотъемлемой частью операционной системы и включает в себя узко специализированные программы: бухгалтерские; обучающие; игровые; издательские системы; электронные таблицы; системы автоматизированного проектирования и др.