Гладких Б.А. Информатика от абака до интернета. Введение в специальность

Подождите немного. Документ загружается.

§ 3.6] ВЫВОДЫ 271

27. Основные функции СУБД:

• описание логической структуры данных;

• манипулирование данными;

• обеспечение целостности данных;

• обеспечение многопользовательского доступа;

• защита данных.

28. Существуют три основных типа СУБД, различающиеся логиче-

ской организацией данных: иерархические, сетевые и реляционные.

Первыми были иерархические СУБД (первая промышленная СУБД IMS

была разработана фирмой IBM в 1968 году), затем в результате теоре-

тических исследований, предпринятых рабочей группой КОДАСИЛ,

появилась сетевая модель данных. Наиболее совершенными и распро-

страненными в настоящее время являются реляционные СУБД, осно-

ванные на табличной (реляционной) модели данных, предложенной в

1970 году сотрудником IBM Эдгаром Коддом. Стандартным языком

запросов в такой СУБД является язык SQL, разработанный в 1974 году

Чемберленом и Бойсом.

29. Современные промышленные СУБД являются очень дорогими и

долгоживущими программными продуктами, соизмеримыми по слож-

ности с операционными системами. В начале века на рынке лидирует

«большая тройка»: Oracle, DB2, MS SQL Server.

30. Микрокомпьютерная революция и появление персональных

ЭВМ в корне изменили ситуацию на рынке программного обеспечения.

Из профессионального инструмента оно превратилось в товар массово-

го спроса, доступный миллионам неквалифицированных пользователей.

В 80-е годы на рынок было выброшено множество пакетов прикладных

программ (ППП) для персональных компьютеров, расцвел софтверный

бизнес, авторы удачных разработок в одночасье делали миллионные

состояния. К наиболее популярным ППП относятся текстовые редакто-

ры, электронные таблицы и настольные СУБД.

31. Рынок текстовых редакторов делится на три основных сектора:

простейшие текстовые редакторы, текстовые процессоры широкого

применения типа MS Word и настольные издательские системы, беру-

щие начало от пакета Page Maker, разработанного в 1985 году для Apple

Macintosh. Особое место среди издательских пакетов занимает система

272 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ [ГЛАВА 3

TeX, созданная классиком информатики Дональдом Кнутом и принятая

в качестве стандарта многими научными журналами.

32. Электронные таблицы были изобретены сотрудником Digital

Equipment Corp. Дэниэлом Бриклином и впервые реализованы им со-

вместно с Робертом Фрэнкстоном в 1979 году для персонального ком-

пьютера Apple-II. Лидером рынка электронных таблиц в среде MS DOS

был пакет Lotus 1-2-3, разработанный основателем фирмы Lotus

Development Митчелом Кэпором в 1982 году. После появления

Windows наиболее распространенной стала система Excel фирмы

Microsoft.

33. Первой настольной СУБД стала простейшая система, разрабо-

танная в 1981 году Уэйном Рэттлифом и выпускаемая фирмой Ashton-

Tate под названием dBase-II. Формат данных «dbf» и язык запросов этой

системы стали классическими, породившими множество аналогичных

разработок. К концу века, когда мощности персональных ЭВМ резко

возросли, в качестве настольных стали использоваться облегченные

версии реляционных промышленных СУБД, например DB2 или Oracle.

34. Поскольку передача данных между различными программами в

однозадачной операционной системе невозможна, в эпоху MS DOS, то

есть в 80-е годы, достаточно популярными были интегрированные сис-

темы (Lotus 1-2-3, Simphony, Framework и др.), дающие возможность в

рамках одного приложения работать с текстом, таблицами, графиками.

С переходом на Windows, изначально обладающей интегрирующими

свойствами, интерес к таким пакетам упал, однако после создания ком-

пьютерных сетей идея интеграции возродилась на новом уровне в виде

клиент-серверных систем и пакетов поддержки групповой работы.

§ 3.7. Комментарии и ссылки на источники

Цель этой главы – дать будущему программисту общее представле-

ние об истории и логике развития программного обеспечения, подвести

к мысли о том, что для профессионального понимания прикладных во-

просов современного программирования требуются глубокие знания в

области фундаментальных наук – чистой и прикладной математики,

теоретических основ информатики.

§ 3.7] КОММЕНТАРИИ И ССЫЛКИ НА ИСТОЧНИКИ 273

§ 3.1

Классификация этапов эволюции программного обеспечения не

бесспорна, как и все классификации, она основывается скорее на лич-

ных наблюдениях автора, бывшего живым свидетелем всех этих этапов.

Аналогичный взгляд на периодизацию компьютерной истории выска-

зывает Дэвид Васкевич в очень содержательной книге [5, с. 18–27], ко-

торую полезно прочитать всем, кто хочет посмотреть на проблему ис-

пользования ЭВМ более широко, не только с точки зрения кодировщи-

ка программ.

§ 3.2

Составить генеалогическое дерево даже самых известных языков

программирования оказалось для меня очень непростым делом. Во-

первых, происхождение одного языка от другого никак документально

не установлено и может быть оценено только субъективно, во-вторых,

год рождения того или иного языка трудно определить однозначно.

Сведения об этом часто бывают противоречивы, так как за исходную

точку можно взять либо дату публикации спецификации, либо дату

первой реализации; что представляется мне более обоснованным. Я бу-

ду благодарен каждому, кто сможет проследить генеалогию конкрет-

ных языков программирования более детально и внесет исправления и

уточнения в представленную схему.

Популярная история многих описанных в данном параграфе языков

программирования приведена во второй книге [50] упоминавшегося

ранее трехтомника, выпущенного издательством «Мир». Очень содер-

жательная подборка полезных сведений о различных языках програм-

мирования (история разработки, фрагменты программ, ссылки на учеб-

ную литературу и интернет-ресурсы) приведена на сайте Вологодского

университета по адресу

http://www.uni-vologda.ac.ru/

students/seu%26coa/language/

. При этом рассматриваются не

только широко известные языки, такие, как Си, Паскаль или Java, но и

менее известные Модула-2, Оберон.

Анализ японского проекта ЭВМ пятого поколения и ответа на него

со стороны европейских производителей ЭВМ приводится в книге

Дж. Симонса

[38].

По языку Лого можно рекомендовать ссылку на русскоязычный

сайт

http://school.edu.ru/int/logo/logo.html. Из анг-

274 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ [ГЛАВА 3

лоязычных ресурсов сошлемся также на The LOGO Programming

Language.

§ 3.3

Современные операционные системы представляют собой исклю-

чительно сложные программные комплексы, аккумулирующие труд

многих поколений ученых и программистов. В нашем популярном об-

зоре мы коснулись только внешней стороны и истории создания опера-

ционных систем, не вникая в алгоритмы их функционирования. Теорию

операционных систем студенты осваивают на старших курсах после

изучения ряда фундаментальных математических дисциплин: теории

вероятностей, математической статистики, теории массового обслужи-

вания и др.

Несмотря на обилие литературы по конкретным операционным сис-

темам, имеется очень мало публикаций сравнительного и историческо-

го характера. На этом фоне очень полезным является большой обзор-

ный материал, опубликованный в украинском интернете по адресу

http://icfcst.kiev.ua/panorama/History/os_history.

shtml.

Единственным неудобством его является то, что он написан

на английском языке. Из русскоязычных ресурсов можно рекомендо-

вать серию обзорных материалов на

http://www.citforum.ru/.

Проект Linux является очень важной, но тем не менее частной со-

ставляющей более общего проекта GNU, зародившегося в начале

1980-х годов в Массачусетском технологическом институте по инициа-

тиве Ричарда Столлмена (Stallman, Richard; р. 1953). Это было время,

когда производство компьютерных программ, в частности коммерче-

ских версий ОС Unix, начало превращаться в крупный бизнес, движи-

мый уже не столько техническими соображениями, сколько законами

конкуренции. Фирмы-владельцы авторских прав стали выдвигать очень

жесткие условия лицензирования, ставящие пользователей в полную

зависимость от производителей. Многие программисты, привыкшие к

свободному распространению ОС, увидели в этом ущемление своих

естественных прав и ратовали за свободное программное обеспечение.

Выражая эти стремления, Ричард Столлмен опубликовал в 1983–

1985 годах Предварительный анонс, а затем Манифест, в которых объя-

вил, что он начинает проект под названием GNU (аббревиатура рас-

шифровывается рекурсивно «Gnu is Not Unix»), целью которого являет-

ся разработка полного комплекта программного обеспечения (ядра ОС,

§ 3.7] КОММЕНТАРИИ И ССЫЛКИ НА ИСТОЧНИКИ 275

компиляторов, компоновщиков, графического интерфейса и т.д.), осно-

ванного на идеях Unix, но полностью открытого для распространения, и

призвал компьютерное сообщество безвозмездно присоединиться к

этому проекту. Для координации усилий множества энтузиастов, под-

державших манифест, впоследствии был создан Фонд свободного про-

граммного обеспечения (Free Software Foundation), который ставит сво-

ей задачей координацию усилий независимых разработчиков, а также

занимается разработкой свободных программ. В штате Фонда имеются

программисты, реализующие требуемые свободной ОС программы,

которые по различным причинам не нашли себе добровольцев-

разработчиков.

Основным вопросом философии GNU является свобода распро-

странения программного обеспечения, совершенно не исключающая

возможность извлечения прибыли из торговли программами. Посколь-

ку в английском языке слово «free» неоднозначно и имеет значения как

«свободный», так и «бесплатный», была разработана Универсальная

общественная лицензия GNU (GNU General Public License – GNU GPL),

уточняющая правила распространения таких программ. Согласно этой

лицензии, получив в пользование или купив

свободную (free) програм-

му, можно:

• сколько угодно ее копировать и распространять – бесплатно или

за любые деньги;

• изменять или совершенствовать ее исходный код (программа,

распространяемая по GNU GPL, всегда поставляется вместе с

исходным кодом – самой строго охраняемой и никогда не рас-

крываемой частью коммерческих программ).

Единственно, чего не может пользователь при дальнейшем распро-

странении программы – скрыть исходный код, объявив себя его авто-

ром и владельцем, и остановить таким образом ее свободное совершен-

ствование и развитие. Специально для этого проект GNU ввел в обиход

понятие

«copyleft» (в отличие от «copyright», когда создатель програм-

мы сохраняет на нее авторские личные и имущественные права, даже

если распространяет ее бесплатно). Очевидно, что проблемы пиратства

в случае со свободными программами просто не существует.

К началу 1990-х проект GNU находился уже в высокой степени зре-

лости, были разработаны основные элементы полноценной ОС, не хва-

тало лишь ядра, написание которого оказалось значительно более

сложным делом, чем предполагалось ранее. Создав новое ядро, Линус

276 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ [ГЛАВА 3

Торвальдс заполнил брешь в проекте GNU и запустил цепную реакцию,

вызвавшую его развитие со скоростью взрыва. Теперь желающие смог-

ли объединить ядро Linux с системой GNU, получив полноценную сво-

бодную «систему GNU, основанную на Linux» (GNU/Linux). Когда

пользователь приобретает «дистрибутив Linux», то на самом деле он

получает полный комплект GNU/Linux, в котором собственно ядро

Linux составляет лишь несколько процентов. Именно этим объясняется

феноменально быстрое распространение этой операционной системы и

ее прекрасные перспективы.

О деталях и текущем состоянии проекта GNU можно узнать, посе-

тив англоязычный сайт

http://www.gnu.org или его русскоязыч-

ный вариант

http://www.gnu.ru.

§ 3.4

Изучению различных моделей данных и систем управления базами

данных отводится большое место в программе подготовки профессио-

нальных программистов. Обычно дисциплина «Базы данных» читается

после того, как будущие специалисты освоят основы дискретной мате-

матики и теоретической информатики. Для самостоятельного знакомст-

ва с этой областью знаний можно рекомендовать фундаментальный

учебник [

18], написанный одним из классиков К.Дж. Дейтом, который

вместе с основоположником реляционной теории Эдгаром Коддом на

протяжении многих лет работал в исследовательских центрах IBM.

§ 3.5

Пакеты прикладных программ – это самая заметная и интересная

для рядового пользователя часть гигантского массива программного

обеспечения. Несмотря на то, что прикладных программ создано вели-

кое множество, широкое распространение в массах получили лишь не-

многие. К ним прежде всего относится комплект офисных приложений

Microsoft Office, установленный почти на каждом персональном ком-

пьютере. В стандартный «джентельменский набор» MS Office входят

текстовый процессор MS Word, электронная таблица MS Excel, пакет

для создания электронных презентаций Power Point и ряд служебных

программ. Расширенный комплект включает дополнительно настоль-

ную СУБД MS Access и, начиная с 2000 года, упоминавшуюся нами

прекрасную систему деловой графики MS Visio. Распространенность и

популярность MS Office столь велики, что кое-кто отождествляет обра-

зование в области информатики с умением пользоваться программами

§ 3.7] КОММЕНТАРИИ И ССЫЛКИ НА ИСТОЧНИКИ 277

этого пакета, а полки книжных магазинов на 50% заполнены пособиями

по Word, Excel и иже с ними.

Хотя средствами MS Word можно подготовить к печати не только

письмо, но и научную книгу, до уровня издательской системы этот па-

кет явно не дотягивает. Среди графических систем на рынке лидируют

изделия фирмы Adobe: Photoshop, Illustrator, PageMaker, Acrobat и др, с

ними конкурирует мощная система машинной графики Corel Draw.

Книг по этим пакетам на прилавках также достаточно.

Издательская система TeX относится к классу элитарных, она рас-

считана на ученых, пишущих труды с большим количеством математи-

ческих формул. Система не продается в коробках, ее приходится скачи-

вать со специализированных сайтов и затем настраивать по месту. Она

значительно сложнее в установке и эксплуатации, чем MS Word, но зато

дает результат высочайшего качества, достойный профессионалов. Ми-

ровое сообщество пользователей TeX (TeX User Group – TUG) пред-

ставляет собой своеобразный клуб избранных, поддерживающий все-

объемлющий сетевой архив (Comprehensive TeX Archive Network –

CTAN), который находится в интернете по адресу http://ctan.tug.org.

Основополагающая книга по системе написана Дональдом Кнутом [24],

однако на практике чаще используется не базовый (plain) TeX, а его

расширение LaTeX, созданное Лесли Лампортом (Lamport, Leslie) и

описанное в ряде руководств [25, 29].

Система TeX является типичным представителем достаточно попу-

лярного класса некоммерческих программ, которые создаются в рамках

движения Open Source, то есть движения за программы с открытым ис-

ходным текстом. Другим примером служат программы, распространяе-

мые под эгидой уже упоминавшегося Фонда свободного программного

обеспечения в рамках разработанной этим фондом публичной лицензии

GPL, непременным условием которой является предоставление исходно-

го кода. Существуют и другие проекты, ставящие цели публичного рас-

пространения программ, но отличающиеся в деталях лицензий и поэтому

формально не подпадающие под определение свободных (free). Таким

образом, понятие Open Source является более широким, более подробно о

нем можно прочитать на сайте

http://www.opensource.org.

Поскольку сектор офисных ППП является самым значительным на

рынке программного обеспечения, монопольное положение Microsoft в

этом секторе наиболее чувствительно как для конкурентов, так и для

сотен миллионов пользователей, целиком и полностью зависящих от

технической и коммерческой политики софтверного гиганта. Особенно

278 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ [ГЛАВА 3

актуальна эта проблема для больших и бедных, но быстро развиваю-

щихся в компьютерном отношении стран (Россия, Китай и т.п.), где

традиционным было массовое использование пиратских копий, а пере-

ход к цивилизованным формам покупки программ, учитывая масштабы

их использования, потребует таких затрат, которые могут оказаться не-

посильными для экономики. В связи с этим внимание мировой компью-

терной общественности приковано к различным реализациям неком-

мерческого прикладного программного обеспечения. Наиболее значи-

тельным достижением в этой области является выпуск в 2002 г. пакета

OpenOffice 1.0, основанного на ядре принадлежащего Sun Microsystems

офисного пакета Star Office, который фирма любезно предоставила для

развития в рамках Open Source. Разработчики включили в него шесть

основных компонентов: текстовой процессор Writer, электронную таб-

лицу Calc, программу для создания презентаций Impress, редактор век-

торной графики Draw и математических выражений Math, а также

OpenOffice Basic для программирования приложений. Все компоненты

совместимы по форматам файлов с соответствующими компонентами

Microsoft Office. Продукт является многоплатформенным, он работает

под Windows, Solaris, Linux, в будущем появится дистрибутив для ком-

пьютеров Apple. Таким образом, появился реальный конкурент продук-

ции Microsoft, что радикальным образом меняет обстановку в секторе

прикладного ПО.

§ 3.8. Контрольные вопросы

1. К какому времени относится создание библиотек стандартных

программ?

2. К какому времени относится интенсивная разработка языков

программирования?

3. Когда был создан первый высокоуровневый язык программи-

рования? Как он назывался?

4. Кто был автором языка Fortran?

5. Какие языки программирования можно считать потомками

Fortran?

6. Кто и когда разработал язык Cobol? Каковы его особенности?

7. Каковы фундаментальные особенности языка Algol-60?

§ 3.8] КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 279

8. Какие языки программирования можно считать потомками

Algol-60?

9. Когда и где появился язык Basic?

10. С чего начала свою деятельность фирма Microsoft?

11. В каком языке впервые появились идеи объектно-

ориентированного программирования?

12. Каково влияние проекта Smalltalk на развитие программиро-

вания?

13. В каком языке впервые реализована идея функционального

программирования?

14. В каком языке впервые реализована идея логического про-

граммирования?

15. Что описывает программа на языке Prolog?

16. В разработке каких языков принимал участие Джон Бэкус?

17. Какой язык разработали Томас Курц и Джон Кемени?

18. В разработке каких языков принимал участие Никлаус Вирт?

19. Какой язык разработал Алан Кей?

20. Какой язык разработал Джон Маккартни?

21. Кто разработал язык Си?

22. К какому времени относится разработка пакетных операцион-

ных систем?

23. Какова основная цель создания пакетных ОС?

24. Какие изменения были внесены в конструкцию ЭВМ для

обеспечения работы пакетной операционной системы?

25. Каковы основные функции пакетной ОС?

26. К какому времени относится разработка диалоговых операци-

онных систем с разделением времени?

27. Где были разработаны первые ОС с разделением времени?

28. Где и когда была разработана ОС Unix?

29. Какие особенности ОС Unix обеспечили ей популярность?

30. Какая ОС была фактическим стандартом для первого поколе-

ния 8-разрядных персональных компьютеров?

31.

В каком году появилась первая версия MS DOS? Кем она бы-

ла разработана?

32. В каком году появилась первая версия Windows?

33. К какому времени относится интенсивная разработка СУБД?

34. Что такое схема базы данных?

280 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЬЮТЕРОВ [ГЛАВА 3

35. Что такое подсхема базы данных?

36. Что такое целостность базы данных?

37. К какому типу относились первые промышленные СУБД?

38. К какому времени относится интенсивная разработка на-

стольных пакетов прикладных программ?

39. Для какой ЭВМ Майкл Шреер в 1975 году запрограммировал

первый текстовый редактор под названием «Электронный ка-

рандаш»?

40. Какой пакет программ создали Сеймур Рубинштейн и Роб

Барнэби?

41. Какой текстовый процессор является самым популярным в

настоящее время?

42. Где была создана первая настольная издательская система?

43. Кто автор системы TeX?

44. В чем причина популярности издательской системы TeX?

45. Какой пакет программ создали Дэниэл Бриклин и Роберт

Фрэнкстон?

46. Какой пакет программ создал Митчел Кэпор?

47. Почему с развитием Windows упала популярность интегриро-

ванных систем, подобных Lotus 1-2-3, Simphony, Framework

и др.?