1.5. Структура программного обеспечения
Под системой программного обеспечения (СПО) подразумевают совокупность специальных программ, облегчающих процесс изготовления программ и обеспечивающих процесс их выполнения на компьютере, и связанную с ними документацию. Программное обеспечение (ПО) по функциям и задачам, выполняемым его программами, можно разделить на две группы : 1) специализированное ПО; 2) стандартное ПО. Специализированное ПО состоит из прикладных программ, предназначенных для решения некоторых самостоятельных задач, достаточно часто встречающихся (например, задачи начисления заработной платы, решения систем уравнений и т.п.). 11
К стандартному ПО относятся системы программирования и операционные системы. Система программирования – совокупность программ, описаний и инструкций, предназначенных для автоматизации процесса разработки программ. Операционная система – совокупность программ, описаний и инструкций, предназначенных для организации и контроля выполнения программ на компьютере. Программы, входящие в стандартное программное обеспечение, называются системными программами .
1.5.1. Системы программирования
Основное назначение систем программирования – максимально облегчить процесс общения программиста с компьютером, освободить его от необходимости описания алгоритма на машинном языке, предоставить возможность использования языка высокого уровня. Состав системы программирования: 1) входной язык системы; 2) транслятор с входного языка на машинный язык; 3) редактор связей; 4) библиотеки программ; 5) средства отладки; 6) обслуживающие (сервисные) программы; 7) документация. 1) Входной язык системы. Входной язык – это язык, на котором пишется исходный текст программы. Входным языком системы программирования является один из рассмотренных выше языков программирования низкого или высокого уровня. 2) Транслятор. Транслятор – это программа, предназначенная для преобразования исходной программы, написанной на входном языке программирования, в программу на машинном языке. Существует два вида трансляторов: а) Компиляторы – трансляторы, в которых трансляция отделена от выполнения программы (транслятор компилирует рабочую программу, которая в дальнейшем может быть выполнена). К компиляторам относятся трансляторы, например, со входных языков Паскаль, Си. 12
б) Интерпретаторы – трансляторы, в которых трансляция совмещена с выполнением программы. Каждый оператор языка читается, расшифровывается и выполняется. Интерпретаторы отличаются малой скоростью работы, но являются более простыми по сравнению с компиляторами. К интерпретаторам относится, например, транслятор со входного языка Бейсик. 3) Редактор связей. Современные системы программирования основаны на модульном принципе: программы оформляются в виде совокупности взаимосвязанных программ. Каждая такая программа называется модулем . Исходный модуль – это модуль, записанный на входном языке программирования. Каждый исходный модуль транслируется независимо от других модулей. Объектный модуль – это модуль, полученный в результате трансляции. Он содержит текст программы на машинном языке и дополнительную информацию, обеспечивающую объединение этого модуля с другими независимо транслированными модулями и настройку модуля по месту его загрузки в память. Редактор связей – это программа, предназначенная для сборки и установления связей между модулями. Результатом работы редактора связей является, в зависимости от операционной системы, загрузочный или абсолютный модуль. Загрузочный модуль – это модуль, готовый к вводу в память для настройки по месту в памяти и выполнения (модуль, готовый к загрузке). Абсолютный модуль – это модуль, полученный в результате загрузки. 4) Библиотека стандартных программ. Библиотека стандартных программ (БСП) представляет собой готовые программы, предназначенные для решения распространенных задач. Программы, включенные в библиотеку, оформляются специальным образом, облегчающим их вызов, использование, передачу входных данных и результатов. Программы, включенные в БСП, автоматически вызываются для выполнения специальными командами вызова. 5) Средства отладки. Основная цель этапа отладки – выявление и исправление ошибок в программе. Процесс отладки состоит из многократных попыток выполнения программы на компьютере и анализа получившихся результатов. Собственно процессу выполнения на машине предшествует трансляция программы и ее редактирование. Большинство синтаксических ошибок обнаруживается машиной автоматически на этапе трансляции. Современные трансляторы с языков 13
программирования выдают информацию о синтаксических ошибках (ошибках, допущенных при записи текста программы на алгоритмическом языке), указывают места ошибок и их характер. На этапе редактирования обнаруживаются ошибки, связанные с неправильным оформлением подпрограмм, ошибки в командах вызова подпрограмм и стандартных программ из БСП. На этапе выполнения обнаруживаются логические ошибки программы (например, деление на ноль, бесконечный цикл и т.п.). В программное обеспечение современных компьютеров входят специальные средства отладки, позволяющие в пошаговом режиме обнаружить и локализовать ошибку. После того, как программа становится работоспособной, проводится ее тестирование – проверка правильности ее функционирования на различных наборах исходных данных из диапазона их допустимых значений. 6) Системные сервисные программы. Системные сервисные программы носят вспомогательный характер и упрощают работу с системой программирования.
1.5.2. Операционные системы
Под операционной системой (ОС) понимают набор программ, которые организуют и контролируют выполнение программы на компьютере без вмешательства оператора. В настоящее время на персональных компьютерах наиболее распространены операционные системы типа MS-DOS (PC-DOS), UNIX, Windows. Операционная система обеспечивает выполнение двух главных задач : 1) поддержку работы всех программ и обеспечение их взаимодействия с аппаратурой; 2) предоставление пользователям возможностей общего управления компьютером. 14