Теоретичні основи інформатики та комп'ютерної техніки

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Теоретичні основи інформатики та комп?ютерної техніки

а) предмет, зміст та основні складові частини інформатики

б) інформація, її види та властивості

в) одиниці вимірювання інформації, системи числення, правила переводу з однієї системи в іншу(приклади)

г) системи кодування економічної інформації

2. Системне забезпечення інформаційних процесів

а) архітектура ПК

б) структура апаратного та програмного забезпечення

3.Системне програмне забезпечення

а) операційні системи та їх класифікація

б) організація файлової системи

4. Сервісні програми, їх призначення та способи використання

5. Прикладні програми

Висновок

Література

1. Теоретичні основи інформатики та комп'ютерної техніки

а) предмет, зміст та основні складові частини інформатики

Інформатика - це комплексна, технічна наука, що систематизує прийоми створення, збереження, відтворення, обробки та передачі даних засобами обчислювальної техніки, а також принципи функціонування цих засобів та методи керування ними. Термін "інформатика" походить від французького слова Informatique і утворене з двох слів: інформація та автоматика. Запроваджено цей термін у Франції в середині 60-х років XX ст., коли розпочалося широке використання обчислювальної техніки. Тоді в англомовних країнах увійшов до вжитку термін "Computer Science" для позначення науки про перетворення інформації, що грунтується на використанні обчислювальної техніки. Тепер ці терміни є синонімами.

Основною задачею інформатики як науки є систематизація прийомів та методів роботи з апаратними та програмними засобами обчислювальної техніки. Мета систематизації полягає у тому, щоб виділити, впровадити та розвинути передові, найбільш ефективні технології автоматизації етапів роботи з даними, а також методично забезпечити нові технологічні дослідження.

Сучасна інформатика є результатом бурхливого розвитку науки й техніки за останні десятиліття, розвиваючись у двох напрямках: науковому і прикладному. Наукова інформатика вивчає структуру й загальні властивості наукової інформації, а також закономірності всіх процесів наукової комунікації.

Прикладна інформатика займається:

· вивченням законів, методів і способів накопичення, обробки та передачі інформації за допомогою ЕОМ та інших технічних засобів;

· різноманітними аспектами застосування і розробки ЕОМ, зокрема програмним забезпеченням ЕОМ, штучним інтелектом, архітектурою комп`ютерів та комп`ютерних мереж тощо.

Складовою частиною прикладної інформатики є економічна інформатика, яка займається питаннями збору, накопичення, опрацювання і передачі економічної інформації з використанням різноманітних технічних засобів.

б) інформація, її види та властивості

В межах інформатики, як технічної науки можна сформулювати поняття інформації, інформаційної системи та інформаційної технології.

Інформація - це сукупність відомостей (даних), які сприймають із навколишнього середовища (вхідна інформація), видають у навколишнє середовище (вихідна інформація) або зберігають всередині певної системи.

Інформація існує у вигляді документів, креслень, малюнків, текстів, звукових та світлових сигналів, електричних та нервових імпульсів тощо. Саме слово ”інформатика” походить від латинського information, що означає виклад, роз'яснення факту, події.

Найбільш важливими властивостями інформації є:

· об'єктивність та суб'єктивність;

· повнота;

· достовірність;

· адекватність;

· доступність;

· актуальність.

Данні - це інформація, подана у формі, сприятливій для формальної обробки персональним комп'ютером або користувачем.

Дані є складовою частиною інформації, що являють собою зареєстровані сигнали. Під час інформаційного процесу дані перетворюються з одного виду в інший за допомогою методів. Обробка даних містить в собі множину різних операцій. Основними операціями є:

· збір даних - накопичення інформації з метою забезпечення достатньої повноти для прийняття рішення;

· формалізація даних - приведення даних, що надходять із різних джерел до однакової форми;

· фільтрація даних - усунення зайвих даних, які не потрібні для прийняття рішень;

· сортування даних - впорядкування даних за заданою ознакою з метою зручності використання;

· архівація даних - збереження даних у зручній та доступній формі;

· захист даних - комплекс дій, що скеровані на запобігання втрат, відтворення та модифікації даних;

· транспортування даних - прийом та передача даних між віддаленими користувачами інформаційного процесу. Джерело даних прийнято називати сервером, а споживача - клієнтом;

· перетворення даних - перетворення даних з однієї форми в іншу, або з однієї структури в іншу, або зміна типу носія.

в) одиниці вимірювання інформації, системи числення, правила переводу з однієї частини в іншу

Найменшою одиницею об'єму даних прийнято вважати байт - групу з 8 бітів. Байтом можна закодувати, наприклад, один символ текстової інформації. Наступним одиницями кодування є:

· кілобайт (Кбайт): 1 Кбайт = 1010 байт = 1024 байт;

· мегабайт (Мбайт): 1 Мбайт = 1010 Кбайт = 1024 Кбайт;

· гігабайт (Гбайт): 1 Гбайт = 1010 Мбайт = 1024 Мбайт;

· терабайт (Тбайт): 1 Тбайт = 1010 Гбайт = 1024 Гбайт.

Саме в таких одиницях вимірюється ємність даних в інформатиці.

Сукупність прийомів та правил найменування й позначення чисел називається системою числення. Звичайною для нас і загальноприйнятою є позиційна десяткова система числення. Як умовні знаки для запису чисел вживаються цифри.

Система числення, в якій значення кожної цифри в довільному місці послідовності цифр, яка означає запис числа, не змінюється, називається непозиційною. Система числення, в якій значення кожної цифри залежить від місця в послідовності цифр у записі числа, називається позиційною.

Щоб визначити число, недостатньо знати тип і алфавіт системи числення. Для цього необхідно ще додати правила, які дають змогу за значеннями цифр встановити значення числа.

Найпростішим способом запису натурального числа є зображення його за допомогою відповідної кількості паличок або рисочок. Таким способом можна користуватися для невеликих чисел.

Наступним кроком було винайдення спеціальних символів (цифр). У непозиційній системі кожен знак у запису незалежно від місця означає одне й те саме число. Добре відомим прикладом непозиційної системи числення є римська система, в якій роль цифр відіграють букви алфавіту: І - один, V - п'ять, Х - десять, С - сто, Z - п'ятдесят, D -п'ятсот, М - тисяча. Наприклад, 324 = СССХХІV. У непозиційній системі числення незручно й складно виконувати арифметичні операції.

Загальноприйнятою в сучасному світі є десяткова позиційна система числення, яка з Індії через арабські країни прийшла в Європу. Основою цієї системи є число десять. Основою системи числення називається число, яке означає, у скільки разів одиниця наступного розрядку більше за одиницю попереднього.

Загальновживана форма запису числа є насправді не що інше, як скорочена форма запису розкладу за степенями основи системи числення, наприклад

130678=1*105+3*104+0*103+6*102+7*101+8

Тут 10 є основою системи числення, а показник степеня - це номер позиції цифри в записі числа (нумерація ведеться зліва на право, починаючи з нуля). Арифметичні операції у цій системі виконують за правилами, запропонованими ще в середньовіччі. Наприклад, додаючи два багатозначних числа, застосовуємо правило додавання стовпчиком. При цьому все зводиться до додавання однозначних чисел, для яких необхідним є знання таблиці додавання.

Проблема вибору системи числення для подання чисел у пам'яті комп'ютера має велике практичне значення. В разі її вибору звичайно враховуються такі вимоги, як надійність подання чисел при використанні фізичних елементів, економічність (використання таких систем числення, в яких кількість елементів для подання чисел із деякого діапазону була б мінімальною). Для зображення цілих чисел від 1 до 999 у десятковій системі достатньо трьох розрядів, тобто трьох елементів. Оскільки кожен елемент може перебувати в десятьох станах, то загальна кількість станів - 30, у двійковій системі числення 99910=1111100, необхідна кількість станів - 20 (індекс знизу зображення числа - основа системи числення). У такому розумінні є ще більш економічна позиційна система числення - трійкова. Так, для запису цілих чисел від 1 до у десятковій системі числення потрібно 90 станів, у двійковій - 60, у трійковій - 57. Але трійкова система числення не дістала поширення внаслідок труднощів фізичної реалізації.

Тому найпоширенішою для подання чисел у пам'яті комп'ютера є двійкова система числення. Для зображення чисел у цій системі необхідно дві цифри: 0 і 1, тобто достатньо двох стійких станів фізичних елементів. Ця система є близькою до оптимальної за економічністю, і крім того, таблички додавання й множення в цій системі елементарні.

Оскільки 23=8, а 24=16 , то кожних три двійкових розряди зображення числа утворюють один вісімковий, а кожних чотири двійкових розряди - один шістнадцятковий. Тому для скорочення запису адрес та вмісту оперативної пам'яті комп'ютера використовують шістнадцяткову й вісімкову системи числення.

В процесі налагодження програм та в деяких інших ситуаціях у програмуванні актуальною є проблема переведення чисел з однієї позиційної системи числення в іншу. Якщо основа нової системи числення дорівнює деякому степеню старої системи числення, то алгоритм переводу дуже простий: потрібно згрупувати справа наліво розряди в кількості, що дорівнює показнику степеня і замінити цю групу розрядів відповідним символом нової системи числення. Цим алгоритмом зручно користуватися коли потрібно перевести число з двійкової системи числення у вісімкову або шістнадцяткову. Наприклад, 101102=10 110=268, 10111002=101 1100=5C8

у двійковому відбувається за зворотнім правилом: один символ старої системи числення заміняється групою розрядів нової системи числення, в кількості рівній показнику степеня нової системи числення. Наприклад, 4728=100 111 010=1001110102, B516=1011 0101=101101012

Як бачимо, якщо основа однієї системи числення дорівнює деякому степеню іншої, то перевід тривіальний. У протилежному випадкові користуються правилами переведення числа з однієї позиційної системи числення в іншу (найчастіше для переведення із двійкової, вісімкової та шістнадцяткової систем числення у десяткову, і навпаки).

Для переведення чисел із системи числення з основою p в систему числення з основою q, використовуючи арифметику нової системи числення з основою q, потрібно записати коефіцієнти розкладу, основи степенів і показники степенів у системі з основою q і виконати всі дії в цій самій системі. Очевидно, що це правило зручне при переведенні до десяткової системи числення.

Наприклад:

з шістнадцяткової в десяткову:

92C816=9*10163+2*10162+C*10161+8*10160=

9*16103+2*16102+12*16101+8*16100=37576

з вісімкової в десяткову:

7358=7*1082+3*1081+5*1080= 7*8102+3*8101+5*8100=47710

з двійкової в десяткову:

1101001012=1*1028+1*1027+0*1026+1*1025+0*1024+0*1023+1*1022+0*1021+1*10

20=1*2108+1*2107+0*2106+1*2105+0*2104+0*2103+1*2102+0*2101+ 1*2100=42110

Для переведення чисел із системи числення з основою p в систему числення з основою q з використанням арифметики старої системи числення з основою p потрібно:

v для переведення цілої частини:

послідовно число, записане в системі основою p ділити на основу нової системи числення, виділяючи остачі. Останні записані у зворотному порядку, будуть утворювати число в новій системі числення;

v для переведення дробової частини:

послідовно дробову частину множити на основу нової системи числення, виділяючи цілі частини, які й будуть утворювати запис дробової частини числа в новій системі числення.

Цим самим правилом зручно користуватися в разі переведення з десяткової системи числення, тому що її арифметика для нас звичніше.

Приклади переведення чисел у двійкову, вісімкову та шістнадцяткову системи числення.

1.Переведення з десяткової в двійкову систему числення:

2001,100210= 11111010001,000112

*для цілої частини:

2001 2

2000

1 1000 2

1000

0 500 2

500

0 250 2

250 125 2

0 124

1 62 2

62

0 31 2

30

1 15 2

14

1 7 2

6

1 3 2

1 1

*для дробової частини:

0, 1002 *2

0 2004

0 4008

0 8016

1 6022

1 2044

0 4088

0 8176

1 6352

Перевірка:

*для цілої частини:

1024;512;256;128;64;32;16;8;4;2;1.

1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1=2001

*для дробової частини:

1/2;1/4;1/8;1/16;1/32;1/64;1/128;1/256

0 0 0 1 1 0 0 1=1/16+1/32+1/256=25/256?0,0977

*похибка для дробової частини:

0,1002-0,0977=0,0025 - абсолютна похибка.

0,0025/0,1002*100%?2,5% - відносна похибка.

2. Переведення з десяткової у вісімкову систему числення:

2001,100210=3721,06323268

*для цілої частини:

2001 8

2000

1 250 8

248

2 31 8

24

7 3

*для дробової частини:

0, 1002 *8

0 8016

6 4128

3 3024

2 4192

3 3536

2 8288

6 6304

Перевірка:

*для цілої частини:

a0=1; a1=2; a2=7; a3=3; q=8.

a0*q0+a1*q1+a2*q2+a3*q3=1*1+2*8+7*64+3*512=2001.

*для дробової частини:

a-1=0; a-2=6; a-3=3; a-4=2; a-5=3; a-6=2; a-7=6; q=8.

a-1*q-1+a-2*q-2+a-3*q-3+a-4*q-4+a-5*q-5+a-6*q-6+a-7*q-7=

0*1/8+6*1/64+3*1/512+2*1/4096+3*1/32768+2*1/262144+6*1/2097152?0,1002

3. Переведення з десяткової до шістнадцяткової системи числення:

2001,100210=7D1,19A6B516

*для цілої частини:

2001 16

2000

1 125 8

112

D 7

*для дробової частини:

0, 1002 *16

1 6032

9 6512

A 4195

6 7072

B 3152

5 0432

0 6912

Перевірка:

*для цілої частини:

a0=1; a1=13; a2=7; q=16.

a0*q0+a1*q1+a2*q2=1*1+13*16+7*256=2001.

*для дробової частини:

a-1=1; a-2=9; a-3=A; a-4=6; a-5=B; a-6=5; q=16.

a-1*q-1+a-2*q-2+a-3*q-3+a-4*q-4+a-5*q-5+a-6*q-6= 1*1/16+9*1/256+10*1/4096+6*1/65536+11*1/1048576+5*1/16777216?0,1001

*похибка для дробової частини:

0,1002-0,1001=0,0001 - абсолютна похибка.

0,0001/0,1002*100%=0,1% - відносна похибка.

г) системи кодування інформації.

Для автоматизації роботи з даними, що відносяться до різних типів, важливо уніфікувати їх форму представлення. Для цього, як правило, використовується прийом кодування, тобто представлення даних одного типу через дані іншого типу. Звичайні людські мови можна розглядати як системи кодування ідей та понять для вираження думок за допомогою мовлення. Іншим прикладом загальновживаних систем кодування може бути азбука, як система кодування компонентів мови за допомогою графічних символів. Універсальні засоби кодування успішно втілюються в різноманітних галузях техніки, науки та культури - математичні вирази, телеграфна азбука, морська азбука, азбука для сліпих тощо. Своя система кодування існує й в інформатиці, і називається вона двійковим кодом. Слід зауважити, що вся інформація, що зберігається та обробляється засобами обчислювальної техніки, незалежно від її типу (числа, текст, графіка, звук, відео), представлена у двійковому коді.

Одним бітом можна виразити два поняття: 0 або 1 (ні або так, хибне або істинне). Якщо кількість бітів збільшити до двох, то тоді можна вже закодувати чотири поняття : 00, 01, 10, 11. Трьома бітами кодують вісім понять: 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111. Збільшуючи на одиницю кількість розрядів в системі двійкового кодування, ми збільшуємо в два рази кількість значень, які можуть бути виражені в цій системі кодування, тобто кількість значень вираховується за формулою:

N = 2 m

Для кодування економічної інформації використовуються такі системи кодування: порядкова, серійна, позиційна, шахова, комбінована.

Порядкова - являє собою таке позначення позиційної номенклатури, яке відповідає її порядковим номерам. Розміщення для кодування може бути, як випадковим, так і заздалегідь систематизованим.Порядковий код засосовується для ідентифікації малозначних усталених списків назв.

Серійна - дальший розвиток порядкової. Ознаки полпередньо групуються з урахуванням економічних вимог.Кожній групі відводиться серія номерів у порядку зростання, але з урахуванням резерву є вільні позиції на випадок появи нових об'єктів.

Позиційна - застосовується для кодування багатоознакових наменклатур. Попередньо проводиться касифікація об'єктів з метою виділення груп, підгруп, різновидів ознак.Потім кожному виду ознак відводиться один, два або кілька видів, так щоб старша в коді розміщувалася зліва, а нумерація молодшої ознаки починалася з першого номера.

Шахова - різновид позиційної системи кодування. Звичайно вона пов'язує одночасно дві ознаки у вигляді матриці, де одна ознака розміщується по горизонталі, інша - по вертикали.Код будується в комірках матриці, як складової з двох характеристик.

Комбінована - грунтується на поєднанні різних систем кодування з урахуванням їх переваг.

2. Системне забезпечення інформаційних процесів

а) архітектура ПК

інформатика програма системне забезпечення

Базова архітектура ПК складається з: системного блока, монітора, клавіатури, миші, принтера, колонок, сканера, та модема. Усі основні вузли ПК розташовані в середині системного блока: електросхеми, що керують усією системою ПК(мікропроцесор, пам'ять, системна шина…), накопичувачі на жорстких, магнітних та оптичних дисках, блок живлення…

Всі ПК побудовані по принципу управління і шинної архітектури, де всі його пристрої підключені до загального каналу зв'язку, що називається системною шиною. В середині системного блока знаходиться один з найважливіших вузлів ПК -- материнська плата, на якій розміщені наступні основні логічні пристрої: мікропроцесор, математичний сопроцесор, пристрої пам'яті, дисководи, блок живлення, контролери (адаптери), порти…

До комп'ютера можуть підключатися периферійні пристрої різного функціонального призначення (для збирання, накопичення, збері¬гання, виведення і передавання інформації). Одні периферійні пристрої призначені для встановлення взаємодії з зовнішнім носієм інформації яка передається і зберігається, інші -- для встанов¬лення взаємодії комп'ютера з технічними об'єктами. До перших належать: клавіатура і монітор ЕОМ, графопобудовувач, аналізатори мови та синтезатори, принтери, сканери для зчитування друкованих текстів. До пристроїв другого типу належать: пристрої зв'язку з автомати¬кою технологічного обладнання (станків з ЧПУ, автоматичних лі¬ній) і транспортно-складського обладнання з контрольно-вимірю¬вальною апаратурою, пристроями мережного зв'язку з іншими ЕОМ, модеми (пристрої для передачі та прийому даних по телефонній ме¬режі), пристрої записування-зчитування даних у штриховому коді. В свою чергу системний блок складається з процесора (та в деяких випадках співпроцесора для спеціалізованих обчислень), оперативної пам'яті, відеокарточки для роботи з монітором, вінчестера, пристроїв зчитування електронної інформації з дискет і CDROM, блоку живлення. Можливе нарощування складу системного блоку у вигляді аудіо- відео- плат для роботи з відповідною апаратурою, модему чи факс модему для під'єднання до телефонної мережі. Потужність персонального комп'ютера визначається характеристиками його основних складових, таких як швидкодія та розрядність процесора, обсягами оперативної пам'яті та ємністю вінчестера, розмірами та роздільною здатністю монітора. IBM сумісні комп'ютери за рахунок універсалізації складових дозволяють нарощувати складові системного блоку чи заміняти певні складові на більш потужні в межах двох-трьох поколінь персональних комп'ютерів. Поєднання відносної дешевизни персональних комп'ютерів з достатньо широкими можливостями для непрофесійного користувача на початку 80-х років обумовило інтенсивний розвиток сучасних інформаційних технологій.

б) структура апаратного та програмного забезпечення

Апаратне забезпечення

Внутрішні пристрої ПК:

Мікропроцесор - основний пристрій ПК. Це невелика електросхема, яка керує роботою усіх інших пристроїв.

Відеоадаптер - призначений для роботи в графічному режимі.Головною задачею сучаснох відеокарти є підтримка об'ємної трьохмірної графіки(3D).Ніколи не завадить додаткова можливість відеокарт - TV тюнер - прийом телевізійного сигналу.

Жорсткий диск - призначений для постійного зберігання інформації, що використовується при роботі комп'ютера.Основними характеристиками жорсткого диска є його ємкість, швидкість читання даних, розмір КЕШ-пам'яті. Іформація зберігається на одній чи декількох круглих пластинках з магнітним слоєм, над якими літають магнітні записуючі голівки.

Внутрішній динамік - пристрій, призначений для виводу системних звукових повідомлень.

Звукова карта - пристрій, необхідний для редагування та виводу звуку, за допомогою звукових коолонок.

Контролери (адаптери) - електронні «грати» для обміну даними між процесором і зовнішніми пристроями у мережі з іншими ПК.

Порт - засіб для підключення периферійних пристроїв до материнської плати.

Пам'ять комп'ютера поділяється на зовнішню ті внутрішню. В свою чергу внутрішня пам'ять поділяється на оперативну та постійну. В оперативну пам'ять можна декілька разів записувати та зчитувати різну інформацію. З постійної пам'яті інформація неодноразово зчитується, а записується звичайно при її виготовленні. Також існує КЕШ пам'ять.

КЕШ - так звана пам'ять «при процесорі», швидкодіюча і використовується для прискорення роботи процесора та самого комп'ютера.

Зовнішні пристрої ПК:

Клавіатура - пристрій, призначений для ввода у комп'ютер информації від користувача. Сучасна клавіатура складається з 104 закріплених в єдиному корпусі клавіш.

Миша - маніпулятор для ввода інформації у комп'ютер. Вона необхідна для роботи з графічними пакетами, кресленнями, при розробці схем та при роботі у нових операційних системах.

Джойстик - маніпулятор, у вигляді закрапленої на шарнірі ручки з кнопками, використовується у комп'ютерних іграх.

Принтер - пристрій призначений для виводу текстової та графічної інформації на бумагу.Розрізняють матричні, струминні та лазерні принтери. Принтери бувають кольорові та чорно-білі.

Сканер - пристрій для ввода в комп'ютер текстової та графічної інформації. Сканери бувають ручні, настольні та напольні.

Програмне забезпечення

Програми для персональних комп'ютерів можна прозділити на три категорії:

- прикладні програми, які забезпечують виконання необхідних користувачеві дій: редагування текстів, створення малюнків і т.д.

- системні програми - виконують допоміжні функції, наприклад, копіювання інформації, видача довідкових даних про комп'ютер і т.д.

- інструментальні системи (системи програмування) - забезпечують створення нових програм для комп'ютера.

До системних програм можна віднести також допоміжні програми (утиліти). Різновиди утиліт: програми -пакувальники, програми для створення резервних копій інформації на дисках, антивірусні програми, комунікаційні програми, програми для діагностики комп'ютера, програми для оптимізації дисків, для динамічного стискання дисків та інші.

З прикладних програм найбільш широко використовують:

- програми підготовки текстів (документів) на комп'ютері - текстові редактори;

- програми підготовки документів типографської якості - видавничі системи;

- програми обробки табличних даних - електронні таблиці або табличні процесори;

- програми обробки масивів інформації - системи управління базами даних (СУБД), які дозволяють керувати великими інформаційними програмами - базами даних. Вони забезпечують введення, пошук, сортування даних і т.д.

- графічні редактори - дозволяють створювати і редагувати малюнки на екрані комп'ютера;

- системи ділової та наукової графіки - для наочного зображення на екрані різних даних і залежностей за допомогою графіків, діаграм;

- системи автоматичного проектування (САПР) - для креслення та конструювання різних механізмів за допомогою комп'ютера.

Між програмами існує взаємозв'язок, тобто багато програм працюють, базуючись на програмах нижчого рівня. Міжпрограмний інтерфейс - це розподіл програмного забезпечення на декілька пов'язаних між собою рівнів. Рівні програмного забезпечення являють собою піраміду, де кожен вищій рівень базується на програмному забезпеченні попередніх рівнів.

Схематично структура програмного забезпечення наведена на мал.:

Прикладний рівень
Службовий рівень
Системний рівень
Базовий рівень

*Базовий рівень

Цей рівень є найнижчим рівнем програмного забезпечення. Відповідає за взаємодію з базовими апаратними засобами. Базове програмне забезпечення міститься у складі базового апаратного забезпечення і зберігається у спеціальних мікросхемах постійного запам'ятовуючого пристрою (ПЗП), утворюючи базову систему введення-виведення BIOS. Програми та дані записуються у ПЗП на етапі виробництва і не можуть бути змінені в процесі експлуатації.

*Системний рівень

Системний рівень - є перехідним. Програми цього рівня забезпечують взаємодію інших програм комп'ютера з програмами базового рівня і безпосередньо з апаратним забезпеченням. Від програм цього рівня залежать експлуатаційні показники всієї обчислювальної системи. При під'єднанні до комп'ютера нового обладнання, на системному рівні повинна бути встановлена програма, що забезпечує для решти програм взаємозв'язок із цим пристроєм. Конкретні програми, призначені для взаємодії з конкретними пристроями, називають драйверами.

Інший клас програм системного рівня відповідає за взаємодію з користувачем. Завдяки йому є можливість вводити дані у обчислювальну систему, керувати її роботою й отримувати результат у зручній формі. Це засоби забезпечення користувацького інтерфейсу, від них залежить зручність та продуктивність роботи з комп'ютером.

Сукупність програмного забезпечення системного рівня утворює ядро операційної системи комп'ютера. Наявність ядра операційної системи - є першою умовою для можливості практичної роботи користувача з обчислювальною системою. Ядро операційної системи виконує такі функції: керування пам'яттю, процесами введення-виведення, файловою системою, організація взаємодії та диспетчеризація процесів, облік використання ресурсів, оброблення команд і т.д.

*Службовий рівень

Програми цього рівня взаємодіють як із програмами базового рівня, так і з програмами системного рівня. Призначення службових програм (утиліт) полягає у автоматизації робіт по перевірці та налаштуванню комп'ютерної системи, а також для покращення функцій системних програм. Деякі службові програми (програми обслуговування) відразу додають до складу операційної системи, доповнюючи її ядро, але більшість є зовнішніми програмами і розширюють функції операційної системи. Тобто, у розробці службових програм відслідковуються два напрямки: інтеграція з операційною системою та автономне функціонування.

3. Системне програмне забезпечення

а) операційні системи і їх класифікація

Операційна система - це програма, яка завантажується при вмиканні комп'ютера. Вона здійснює діалог з користувачем, управляє комп'ютером, його ресурсами, запускає інші (прикладні) програми на виконання. ОС надає користувачеві зручний засіб (інтерфейс) спілкування з пристроями комп'ютера.

Важливим класом системних програм є програми - драйвери . Вони розширюють можливості операційної системи керування пристроями введення-виведення. За допомогою драйверів можна здійснювати підключення до комп'ютера нових пристроїв або нестандартне використання вже відомих пристроїв.

Програми - оболонки - забезпечують більш зручний спосіб спілкування користувача з комп'ютером, ніж за допомогою командного рядка DOS. Популярними програмами-оболонками є Norton Commander, XTree Pro Gold, PC Shell з комплекту PC Tools.

Операційні оболонки спрощують створення графічних програм, пропонуючи для цього велику кількість зручних засобів і розширюючи можливості персонального комп'ютера. Популярною програмою є Microsoft Windows.

Функції ОС:

-Керування процесами.Будь-яка запущена на комп'ютері програма, чи то фонова служба чи користувацька програма, є процесом, і цей центральний процесор одночасно виконує лише один процес.Сучасні ОС реалізують багатозадачність навіть на одному процесорі за допомогою дуже швидкого перемикання між процесами. В залежності від типу ОС кожному процесові виділяється більший чи менший квант процесорного часу. Більшість ОС дозволяють процесам змінювати пріоритет що безпосередньо змінює час реакції програми на зовнішні події.

- Керування пам'яттю

У сучасних комп'ютерах різні типи пам'яті розташовані на манер піраміди з найшвидшою і найдорожчою пам'яттю - регістрами центрального процесора - на вершині. Далі йдуть все дешевші та повільніші типи пам'яті - кеш центрального процесора, пам'ять з довільним доступом (оперативна пам'ять) і найповільніша але натомість найдешевша -- дискова -- у основі піраміди.

Керівник пам'яті операційної системи координує використання різних типів пам'яті відслідковуючи їх доступність та переміщуючи дані між ними. Переміщення блоків пам'яті з оперативної пам'яті до дискової в залежності від потреби часто називається віртуальною пам'яттю і дозволяє оперувати більшим, аніж фізично доступний, об'ємом пам'яті з довільним доступом.

б) організація файлової системи

Однією з найважливіших функцій ОС є організація файлової системи.

Файлова система - це система апаратних і програмних засобів

для зберігання, використання і опрацювання файлів.

Файл - це послідовність однотипних даних (програм, даних для їх роботи, текстів, малюнків тощо), що зберігаються в пам'яті комп'ютера та опрацьовуються під одним іменем. З фізичної точки

зору, файли - це пойменовані ділянки пам'яті на магнітних чи інших

носіях інформації. Повне ім'я файла складається із основного імені і розширення (типу файла), між якими ставиться крапка. Для операційної системи MS DOS основне ім'я та розширення містять не

більше 8 та 3 символів відповідно. Загальна довжина імен файлів всистемі Windows не повинна перевищувати 255 символів, розширення може містити більше ніж 3 символи (так звані "довгі" імена файлів). Основне ім'я формується довільно. У системі MS DOS в іменах файлів можна використовувати латинські літери, цифри та знак підкреслення великі літери не розрізняються. У системі Windows в іменах файлів використовують будь-які символи кодової таблиці (#, <, >, ==, -+, % і т. ін.), в тому числі кириличні літери та пробіли.

Перед ім'ям файлу стоїть його значок, що указує на розширення (тип) файлу. Файли на дисках об'єднуються в каталоги. Каталоги містять інформацію про файли (імена, розміри, дата, час створення тощо) та інші каталоги, що називаються підкаталогами. На кожному диску є один кореневий (головний) каталог. Його підкаталоги є каталогами 1-го рівня. Кожен підкаталог, у свою чергу, містить файли і підкаталоги. В імені каталогу можуть використовуватися латинські літери від А до Z, кириличні літери, цифри від 0 до 9 та спеціальні знаки: $,#,&,@,!,(,), -,{,},_,-,%. Прийнято в іменах каталогів розширень не використовувати. Організація файлової системи у вигляді каталогів зручна для впорядкування інформації за різними темами: тексти, ігри, прикладні програми, робочі файли різних користувачів тощо. Поділ на підкаталоги може бути довільним. Взаємозв'язки між каталогами мають деревоподібну структуру.

В термінології системи Windows каталоги називають папками. Будь-яка папка не може містити файли з однаковим іменем. Для відкриття будь-якої папки необхідно двічі натиснути на її значку папка . Після цього відкриється вікно, в якому буде подано вміст цієї папки. У разі звертання до файлу необхідно вказати його шлях. Шлях - це послідовність з імен логічного диску, папок та укладених папок, розділених символом «\».

Наприклад, звертання до файлу statut.doc, що знаходиться на диску D: у папці dogovor, яка входить до папки документи:

D:Документи\dogovor\statut.doc

Якщо шлях починається із знаку "\", то місцеположення файла визначається від кореневої папки даного накопичувача. Інакше місцеположення визначається від поточного маршруту даного накопичувача.

Пошук файлів та папок.

Часто виникає необхідність знайти деякий об'єкт, місце розташування якого невідоме, а іноді ім'я якого відомо не зовсім точно. Для цього використовують операцію автоматичного пошуку, яка дозволяє швидко знайти об'єкт шляхом перегляду вмісту дисків і папок. Початковою інформацією для пошуку об'єкта є його ім'я (або його частина). Значно прискорює процес пошуку знання приблизного місцезнаходження і деяких інших характеристик, наприклад формат, час створення, розмір або кількох слів із змісту файлу.

4.Сервісні програми, їх призначення та способи використання

Класифікація службових програмних засобів

1. Диспетчери файлів (файлові менеджери). За їх допомогою виконується більшість операцій по обслуговуванню файлової структури копіювання, переміщення, перейменування файлів, створення каталогів (папок), знищення об'єктів, пошук файлів та навігація у файловій структурі. Базові програмні засоби містяться у складі програм системного рівня і встановлюються разом з операційною системою

2. Засоби стиснення даних (архіватори). Призначені для створення архівів. Архівні файли мають підвищену щільність запису інформації і відповідно, ефективніше використовуються носії інформації.

3. Засоби діагностики. Призначені для автоматизації процесів діагностування програмного та апаратного забезпечення. Їх використовують для виправлення помилок і для оптимізації роботи комп'ютерної системи.

4. Програми інсталяції (встановлення). Призначені для контролю за додаванням у поточну програмну конфігурацію нового програмного забезпечення. Вони слідкують за станом і зміною оточуючого програмного середовища, відслідковують та протоколюють утворення нових зв'язків, загублені під час знищення певних програм. Прості засоби управління встановленням та знищенням програм містяться у складі операційної системи, але можуть використовуватись і додаткові службові програми.

5. Засоби комунікації. Дозволяють встановлювати з'єднання з віддаленими комп'ютерами, передають повідомлення електронної пошти, пересилають факсимільні повідомлення тощо.

6. Засоби перегляду та відтворення. Переважно для роботи з файлами, їх необхідно завантажити у "рідну" прикладну систему і внести необхідні виправлення. Але, якщо редагування не потрібно, існують універсальні засоби для перегляду (у випадку тексту) або відтворення (у випадку звука або відео) даних.

7. Засоби комп'ютерної безпеки. До них відносяться засоби пасивного та активного захисту даних від пошкодження, несанкціонованого доступу, перегляду та зміни даних. Засоби пасивного захисту - це службові програми, призначені для резервного копіювання. Засоби активного захисту застосовують антивірусне програмне забезпечення. Для захисту даних від несанкціонованого доступу, їх перегляду та зміни використовують спеціальні системи, базовані на криптографії.

На IBM-сумісних комп'ютерах в більшості випадків встановлена операційна система MS-DOS (Microsoft Disk Operating System), розроблена фірмою Microsoft або будь-який із аналогів цієї операційної системи, розроблених іншими фірмами, наприклад: PC DOS, розроблена фірмою IBM; Novell DOS, створена фірмою Novell. Існують більш потужні операційні системи родини UNIX, OS/2, Windows 95.

Помічником користувача в спілкуванні з комп'ютером виступають також чудові програми із родини системних - операційні оболонки. На IBM-сумісних комп'ютерах вставлена одна з найбільш популярних оболонок - Norton Commander. Будь-який користувач, працюючий на IBM-сумісному комп'ютері, знає цю програму-оболонку. Її по праву можна назвати одною з самих популярних програм-оболонок.

Особливий інтерес являє програма-оболонка Windows, яка була розроблена фірмою Microsoft . Створюючи цю оболонку, розроблювачі старались максимально полегшити взаємодію користувача з комп'ютером: Windows спілкується з користувачем за допомогою невеликих малюнків, які називаються піктограмами або іконками (від англійського icon), вибір малюнків здійснюється за допомогою “миші”. Починаючий користувач має можливість отримати на екрані допомогу, яка весь час знаходиться “під рукою”.

Системні утиліти - група програм яка включає в себе програми обслуговування дисків, архіватори, програми тестування обладнання і боротьби з вірусами.

Утиліти - це корисні обслуговуючі програми.

Утиліти дають змогу:

· перевіряти, чи все гаразд із вінчестером, пам'яттю, дискетою;

· виявляти дефектні сектори диску і переносити дані, що там містяться, у надійніше місце;

· запобігати запису інформації на дефектні сектори;

· отримувати інформацію про всі пристрої комп'ютера;

· відновлювати випадково вилучену з дисків інформацію;

· захищати найважливіші дані від доступу до них сторонніх осіб;

· оптимізувати роботу дискових накопичувачів;

· налагоджувати відповідним чином зовнішні пристрої: підбирати відповідний розмір курсора та кольорову палітру на екрані дисплея, встановлювати швидкість відповіді комп'ютера на натискання клавішів на клавіатурі або кнопок миші, обирати оптимальний відеорежим тощо.

Архіватори - це програми-утиліти, призначені для стискання інформації.

Під стисканням треба розуміти таке кодування інформації, коли закодований варіант займає менше дискової пам'яті, ніж початковий.

Процес стискання називають також архівуванням, а результат - архівною інформацією.

Антивіруси - це програми, призначені для виявлення і знешкодження вірусів.

5. Прикладні програми

Між прикладним та системним програмним забезпеченням існує тісний взаємозв'язок. Універсальність обчислювальної системи, доступність прикладних програм і широта функціональних можливостей комп'ютера безпосередньо залежать від типу наявної операційної системи, системних засобів, що містяться у її ядрі й взаємодії комплексу людина-програма-обладнання.

Прикладні програми дозволяють рішати різні проблеми користувачів, наприклад: навчаючі програми, які використовуються в школах, інститутах; програми-редактори, які допомагають оброблювати тексти, малюнки, графіки і т.д. Це самий великий клас програм, з якими зустрічається будь-яка людина, якщо вона живе в сучасному комп'ютеризованому суспільстві. Такі програми працюють в житлових конторах, поліклініках, магазинах, офісах, банках, міліції, ДАІ. Без цих програм сучасне суспільство просто не може існувати!

Класифікація прикладного програмного забезпечення

1. Текстові редактори. Основними функціями є введення та редагування текстових даних. Для операцій вводу, виводу та збереження даних текстові редактори використовують системне програмне забезпечення. З цього класу прикладних програм починають знайомство з програмним забезпеченням і на ньому набувають перші навички роботи з комп'ютером.

2. Текстові процесори. Дозволяють форматувати, тобто оформлювати текст. Основними засобами текстових процесорів є засоби забезпечення взаємодії тексту, графіки, таблиць та інших об'єктів, що складають готовий документ, а також засоби автоматизації процесів редагування та форматування. Сучасний стиль роботи з документами має два підходи: робота з паперовими документами та робота з електронними документами. Прийоми та методи форматування таких документів різняться між собою, але текстові процесори спроможні ефективно опрацьовувати обидва види документів.

3. Графічні редактори. Широкий клас програм, що призначені для створення та обробки графічних зображень. Розрізняють три категорії:

*растрові редактори;

*векторні редактори;

*3-D редактори (тривимірна графіка).

У растрових редакторах графічний об'єкт представлений у вигляді комбінації точок (растрів), що мають свою яскравість та колір. Такий підхід ефективний, коли графічне зображення має багато кольорів і інформація про колір елементів набагато важливіша за інформацію про їх форму. Це характерно для фотографічних та поліграфічних зображень. Застосовують для обробки зображень, створення фотоефектів і художніх композицій.

Векторні редактори відрізняються способом представлення даних про зображення. Об'єктом є не точка, а лінія. Кожна лінія розглядається, як математична крива ІІІ порядку і представлена формулою. Таке представлення компактніше за растрове, дані займають менше місця, побудова об'єкта супроводжується підрахунком параметрів кривої у координати екранного зображення, і відповідно, потребує більш продуктивних обчислювальних систем. Широко застосовуються у рекламі, оформленні обкладинок поліграфічних видань.

Редактори тривимірної графіки. Використовують для створення об'ємних композицій. Мають дві особливості: дозволяють керувати властивостями поверхні в залежності від властивостей освітлення, а також дозволяють створювати об'ємну анімацію.

4. Системи управління базами даних (СУБД). Базою даних називають великі масиви даних організовані у табличні структури. Основні функції СУБД:

*створення пустої структури бази даних;

*наявність засобів її заповнення або імпорту даних із таблиць іншої бази;

*можливість доступу до даних, наявність засобів пошуку й фільтрації.

У зв'язку з поширенням мережевих технологій, від сучасних СУБД вимагається можливість роботи з віддаленими й розподіленими ресурсами, що знаходяться на серверах Інтернету.

5. Електронні таблиці. Надають комплексні засоби для збереження різних типів даних та їх обробки. Основний акцент зміщений на перетворення даних, наданий широкий спектр методів для роботи з числовими даними. Основна особливість електронних таблиць полягає у автоматичній зміні вмісту всіх комірок при зміні відношень, заданих математичними або логічними формулами. Широке застосування знаходять у бухгалтерському обліку, аналізі фінансових та торгівельних ринків, засобах обробки результатів експериментів, тобто у автоматизації регулярно повторюваних обчислень великих об'ємів числових даних.

6. Системи автоматизованого проектування (CAD-системи). Призначені для автоматизації проектно-конструкторських робіт. Застосовуються у машинобудуванні, приладобудуванні, архітектурі. Окрім графічних робіт дозволяють проводити прості розрахунки та вибір готових конструктивних елементів з існуючої бази даних. Особливість CAD-систем полягає у автоматичному забезпеченні на всіх етапах проектування технічних умов, норм та правил. САПР є необхідним компонентом для гнучких виробничих систем (ГВС) та автоматизованих систем управління технологічними процесами (АСУ ТП).

7. Настільні видавничі системи. Автоматизують процес верстання поліграфічних видань. Займає проміжний стан між текстовими процесами та САПР. Видавничі системи відрізняються розширеними засобами управління взаємодії тексту з параметрами сторінки і графічними об'єктами, але мають слабші можливості по автоматизації вводу та редагування тексту. Їх доцільно застосовувати до документів, що попередньо оброблені у текстових процесорах та графічних редакторах.

8. Редактори HTML (Web-редактори). Особливий клас редакторів, що об'єднують у собі можливості текстових та графічних редакторів. Призначені для створення і редагування Web-сторінок Інтернету. Програми цього класу можна також використовувати при підготовці електронних документів та мультимедійних видань.

9. Браузери (засоби перегляду Web-документів). Програмні засоби призначені для перегляду електронних документів, створених у форматі HTML. Відтворюють окрім тексту та графіки, також музику, людську мову, радіопередачі, відеоконференції і дозволяють працювати з електронною поштою.

10. Системи автоматизованого перекладу. Розрізняють електронні словники та програми перекладу мови. Електронні словники - це засоби для перекладу окремих слів у документі. Потрібні для професійних перекладачів, які самостійно перекладають текст. Програми автоматичного перекладу отримують текст на одній мові і видають текст на іншій, тобто автоматизують переклад. При автоматизованому перекладі неможливо отримати якісний вихідний текст, оскільки все зводиться до перекладу окремих лексичних одиниць. Але, для технічного тексту, цей бар'єр знижений. Програми автоматичного перекладу доцільно використовувати:

*при абсолютному незнанні іноземної мови;

*при необхідності швидкого ознайомлення з документом;

*для перекладу на іноземну мову;

*для створення чернетки, що потім буде підправлено повноцінним перекладом.

11. Інтегровані системи діловодства. Засоби для автоматизації робочого місця керівника. Зокрема, це функції створення, редагування і форматування документів, централізація функцій електронної пошти, факсимільного та телефонного зв'язку, диспетчеризація та моніторинг документообігу підприємства, координація дій підрозділів, оптимізація адміністративно-господарської діяльності й поставка оперативної та довідкової інформації.

12. Бухгалтерські системи. Містять у собі функції текстових, табличних редакторів та СУБД. Призначені для автоматизації підготовки початкових бухгалтерських документів підприємства та їх обліку, регулярних звітів по підсумках виробничої, господарської та фінансової діяльності у формі прийнятної для податкових органів, позабюджетних фондів та органів статистичного обліку.

13. Фінансові аналітичні системи. Використовують у банківських та біржових структурах. Дозволяють контролювати та прогнозувати ситуацію на фінансових, торгівельних та ринків сировини, виконувати аналіз поточних подій, готувати звіти.

14. Експертні системи. Призначені для аналізу даних, що містяться у базах знань і видачі результатів, при запиті користувача. Такі системи використовуються, коли для прийняття рішення потрібні широкі спеціальні знання. Використовуються у медицині, фармакології, хімії, юриспруденції. З використанням експертних систем пов'язана область науки, що зветься інженерією знань. Інженери знань - це фахівці, які є проміжною ланкою між розробниками експертних систем (програмістами) та провідними фахівцями у конкретних областях науки й техніки (експертами).

15. Геоінформаційні системи (ГІС). Призначені для автоматизації картографічних та геодезичних робіт на основі інформації, отриманої топографічним або аерографічними методами.

16. Системи відеомонтажа. Призначені для цифрової обробки відеоматеріалів, монтажу, створення відеоефектів, виправлення дефектів, додавання звуку, титрів та субтитрів. Окремі категорії представляють навчальні, довідкові та розважальні системи й програми. Характерною особливістю є підвищені вимоги до мультимедійної складової.

17. Інструментальні мови та системи програмування. Ці засоби служать для розробки нових програм. Комп'ютер "розуміє" і може виконувати програми у машинному коді. Кожна команда при цьому має вигляд послідовності нулів й одиниць. Писати програми машинною мовою дуже незручно, а їх надійність низка. Тому програми розробляють мовою, зрозумілою людині (інструментальна мова або алгоритмічна мова програмування), після чого спеціальною програмою, яка називається транслятором, текст програми перекладається (транслюється) на машинний код.

Транслятори бувають двох типів:

*інтерпретатори;

*компілятори.

Інтерпретатор читає один оператор програми, аналізує його і відразу виконує, після чого переходить до оброблення наступного оператора. Компілятор спочатку читає, аналізує та перекладає на машинний код усю програму і тільки після завершення всієї трансляції ця програма виконується. Інструментальні мови поділяються на мови низького рівня (близькі до машинної мови) та мови високого рівня (близькі до мови людини). До мов низького рівня належать асемблери, а високого - Pascal, Basic, C/C++, мови баз даних і т.д. Систему програмування, крім транслятора, складають текстовий редактор, компонувальник, бібліотека стандартних програм, налагоджувач, візуальні засоби автоматизації програмування. Прикладами таких систем є Delphi, Visual Basic, Visual C++, Visual FoxPro та ін.

Інструментальні програми об'єднують мови програмування, системи управління базами даних і інструментальні засоби по розробці систем штучного інтелекту. Можна сказати, що це спеціальні програмні інструменти, які дозволяють розробляти програмне забезпечення. Для того щоб виготовити будь-який найпростіший виріб, наприклад іграшку, потрібні спеціальні пристосування. До речі, іграшки випускаються на великих фабриках, які оснащені сучасним обладнанням. Для того щоб розробити нові програми, також потрібна така “фабрика”, тільки особлива, і в якості станків і інструментів тут використовується комп'ютер і інструментальні програми.

Мови програмування - це найбільш відомий клас інструментальних програм. Всі ці мови мають одну чудову властивість - вони являються алгоритмічними (від терміну “алгоритм”, який означає систему розпоряджень про виконання в певному порядку операцій, які дозволяють розв'язувати задачі певного класу).

Алгоритмічна мова має багато ознак справжньої мови, наприклад своєрідний алфавіт (набір символів), синтаксис (набір правил з'єднання символів). Знання алгоритмічних мов необхідне і дуже важливе для програміста.

Будь-яка мова програмування має обмежені можливості: містить тільки визначений набір символів і строгі правила, яким підчиняється запис слів і речень; має свої, властиві тільки цій мові особливості. Щоб прискорити і полегшити працю програмістів, покращити її якість, зараз велику увагу приділяється математичному забезпеченню комп'ютерів, наприклад, розробка великої кількості стандартних програм, з яких, як будинок із цеглини, швидко будуються складні і великі програми. Є, наприклад, готові програми для обчислення тригонометричних функцій, розв'язку систем рівнянь та інше. Ці програми можуть бути записані в пристроях пам'яті комп'ютера, і для їх використання вимагається поставити на відповідному місці в програмі певні символи. Кваліфікований програміст вміє користуватись бібліотекою стандартних програм.

Мовний процесор - це програма, яка оброблює текст на мові програмування.

Розрізняють транслятори і інтерпретатори мов програмування.

Інтерпретатор оброблює програму порядково крок за кроком - інтерпретує і відразу видає результат. Переваги систем, що інтерпретують - зручність відладки, діалоговий характер роботи над програмою. Недоліки - низька швидкість роботи, неможливість створювати незалежні від інтерпретатора програми.

Транслятори - на різницю від інтерпретаторів, переводять код в так званий об'єктний код - проміжкову форму, яка стає придатною для використання після зв'язування з стандартними бібліотечними модулями. Хоч отримання програми при допомозі транслятора складніше, вона набагато швидше і ефективніше працює.

Висновок

Отже, у двадцятому тисячолітті одним з найвизначніших досягнень людства стала інформатика. Для пересічного користувача ця наука дозволила спростити такі процеси, як написання документів, розрахунки, і найголовніше - передачу інформації. Також у процесі розвитку інформатики, стала необхідність у використанні кодування. Найбільш зручним було обрано використання двійкової системи числення. Вона виявилася найбільш ефективною та економною. Це можна побачити на прикладах наведених вище. Також ця система була обрана, так як вона є першоосновою всіх кодувальних систем.