Юринець В.Є., Юринець Р.В. Автоматизовані інформаційні системи. Електронний посібник

Подождите немного. Документ загружается.

173

Перший рівень утворюють апаратні засоби та засоби мікропро-

грамування, що реалізують операції введення–виведення, зберігання

та перетворення даних.

Другий рівень становлять керуючі програми, які контролюють

стан апаратних засобів і процесів управління ними з їхнім подальшим

розподілом у просторі та часі.

Третій рівень – це програми управління завданнями і даними,

що здійснюють уведення

та інтерпретацію машинних команд, забез-

печення їх ресурсами, доступ до даних, управління ними та організацію

введення–виведення даних.

Четвертий рівень утворюють системні програми, які дають

можливість розширити засоби телеоброблення, управління базами

даних і мережеметрію, а також деякі додаткові можливості оброб-

лення даних. Ці програми здебільшого використовуються у приклад-

ному програмному забезпеченні.

П’

ятий рівень становлять системні програми, які забезпечують

інтерфейс із користувачем спільно з доповнюючими їх прикладними

пакетами програм. Сюди належать транслятори з мов програмування,

редактори зв’язку, генератори введення-виведення інформації.

Сучасні операційні системи персональних комп’ютерів проек-

тують і створюють за модульним принципом, що забезпечує їхню гнуч-

кість та мобільність. Водночас виділяють

такі типові рівні модульних

систем:

Ядро є найближчим до апаратних засобів рівень. На цьому рівнем

виконуються базові функції операційної системи.

Управління ресурсами – рівень розподілу ресурсів залежно від

потреб інших рівнів.

Фізичний рівень виведення інформації, що реалізується у

вигляді набору драйверів і пристроїв. На цьому рівні забезпечується

управління потоками даних між пам’яттю

комп’ютера та зовнішніми

пристроями, зокрема, дисками, принтерами.

Логічний рівень уведення-виведення інформації, на якому від-

бувається формування запитів операційної системи до пристроїв

уведення–виведення та обміну інформацією.

Управління файлами – це рівень, на якому зосереджено модулі

обслуговування довідникових інформаційних масивів (файлів), які

174

розміщені в зовнішніх пристроях, і відбувається проходження потоків

між фізичним та логічним рівнями введення–виведення інформації.

Інтерфейс користувача – це зовнішній рівень операційної

системи, який містить модулі, що реалізують зв’язок користувача з

системою. На цьому рівні здійснюється інтерпретація команд та пові-

домлень, які циркулюють між користувачем і системою.

Реалізація прикладного програмного

забезпечення – це рівень,

на якому модулі взаємодіють між операційною системою,

алгоритмічними мовами, обслуговуючими програмами (утилітами) та

прикладними програмами користувачів.

За функціональними можливостями операційні системи поділяють

на однопрограмні (однозавданні), багатопрограмні (багатозавданні) і

мережні.

До однопрограмних (однозавданних) належать операційні

системи, які забезпечують роботу комп’ютера з одним завданням

користувача, що реалізується однією комп’ютерною

програмою. Типо-

вим представником таких операційних систем є MS-DOS, яка

розроблена фірмою Microsoft.

Багатопрограмні (багатозавданні) операційні системи забез-

печують одночасну роботу багатьох користувачів з комп’ютером (у

пам’яті є декілька програм-завдань, і процесор розподіляє ресурси

комп’ютера між ними). До таких операційних систем належать UNIX,

OS/2, Microsoft Windows (версії 95, 98, 2000, NT) тощо.

Мережні операційні системи пов’язані

з появою обчислювальних

мереж (локальних, глобальних) і призначені для забезпечення доступу

користувачів до всіх ресурсів комп’ютерної мережі. До цього класу

операційних систем належать UNIX, Novel NetWare, Microsoft Windows

(версії 2000, NT), Banyan Vines, IBM LAN, Solaris фірми Sun тощо.

У сучасних персональних комп’ютерах можна виділити три

різновиди, що утворюють, відповідно, три групи комп’ютерних

операційних систем. Основні відмінності між цими групами полягають

у різних

типах мікропроцесорів, на яких побудовано персональні

комп’ютери, де застосовуються операційні системи відповідної групи.

Разом з тим, варто говорити про функціональні можливості та засоби

кожної групи, а також про відмінності операційних систем усередині груп.

175

Першу групу утворюють найпростіші операційні системи 8-

розрядних персональних комп’ютерів з невеликим обсягом оперативної

пам’яті (50–150 Кбайт) і зовнішньою пам’яттю на гнучких магнітних

дисках (дискетах). Системи цієї групи розраховані на обслуговування

одного користувача, і сервіс, який вони надають користувачеві, є міні-

мальним, але саме цей чинник спонукав до нагромадження в

системі

великого фонду функціональних прикладних програм. До операційних

систем цієї групи належать CP/M, MSX DOS, Forth тощо, але

найпопулярнішою (за даними світового ринку) є система CP/M–80.

Другу групу операційних систем утворюють інструментальні

однокористувацькі системи 16-розрядних персональних комп’ютерів

з оперативною пам’яттю обсягом 256–1024 Кбайт і зовнішньою

пам’яттю на жорстких (вінчестері) та гнучких (дискетах) магнітних

дисках. Найсоліднішою

операційною системою цієї групи є система

MS DOS різних версій виконання, яка стала неофіційним стандартом

для програмістів-розробників трансляторів з мов програмування.

Третю групу операційних систем утворюють мобільні інстру-

ментальні програмні системи високопродуктивних 32-розрядних персо-

нальних комп’ютерів з оперативним запам’ятовуючим пристроєм

обсягом понад 1 Мбайт. Операційні системи цієї групи було задумано

як багатопрограмні

і багатокористувацькі, хоч ця їхня властивість

безпосередньо в персональних комп’ютерах може не застосовуватися.

До таких операційних систем належать UNIX, Microsoft Windows

(версії NT, 95, 98, 2000), CP/M-NET, MHOC, XEMIX та ін.

1.5.3. Системні сервісні програми

Сервісне програмне забезпечення є сукупністю комп’ютерних

системних програм, які надають користувачам додаткові зручності в

роботі з комп’ютерною технікою і розширюють можливості основних

операційних систем під час роботи з прикладними програмами та

технічними пристроями.

За функціональними можливостями сервісні програмні засоби

поділяють на такі, що:

— поліпшують інтерфейс користувача;

176

— захищають дані від несанкціонованого доступу і можливого

спотворення;

— відновлюють дані;

— прискорюють обмін даними між оперативною пам’яттю і зов-

нішніми запам’ятовуючими пристроями;

— архівують і розархівовують файли;

— виконують антивірусний захист.

За способами системної організації та програмної реалізації сер-

вісні програмні засоби створюють у вигляді операційних чи програмних

оболонок, утилітів

або як автономні програми.

Операційні або програмні оболонки є надбудовою над опера-

ційними системами і призначені для поліпшення загального корис-

тувацького інтерфейсу та розширення можливостей операційних сис-

тем. Нині найпоширенішими є оболонки Norton Commander, DOS

Navigator, Windows 3.1, PC Shell тощо.

Утиліти надають користувачам додаткові можливості щодо

використання та обслуговування різних комп’ютерних програм і

пристроїв, зокрема:

— за рахунок

застосування спеціальних методів створюють на

дисках копії файлів меншого розміру, а також об’єднують копії

декількох файлів в один архівний файл (програми PKZIP/PKUNZIP,

ARJ тощо);

— створюють резервні копії інформації, яка розміщається на

жорсткому диску, на дискетах або касетах стримера (FastBack Plus,

Norton Backup тощо);

— організовують обмін інформацією між комп’ютерами в разі

з’єднання кабелем їхніх

портів (Brooklin Bridge, DeskLink, FastLunx

тощо);

— забезпечують можливість комп’ютерного зв’язку (за наяв-

ності модема) через телефонну мережу (Telemate, Procomm, Data-

Line тощо), а за наявності вбудованої плати факс-модема дають можли-

вість надсилати і приймати телефаксні повідомлення (WinFax Pro,

BitFax, Fax-It);

— прискорюють доступ до інформації, розміщеної на магнітних

дисках, через організацію в оперативній пам’яті кеш-буфера, який

177

містить інформацію найчастіше використовуваних ділянок диска

(SmartDrv, NCache, Super PC-Kwik);

— забезпечують швидкий доступ до інформації на магнітних

дисках за рахунок оптимального розміщення інформації на ньому

(SpeeDisk із Norton Utilites, FastTrax тощо);

— дають змогу роздруковувати файли паралельно з виконанням

на комп’ютері іншої роботи (PrintCashe), причому сучасні текстові

редактори (наприклад, Microsoft Word) мають вбудовані засоби для

підтримки автономного друку;

— забезпечують гнучке використання оперативної

пам’яті, що

дає можливість завантажувати в неї декілька програм і переходити

від однієї до іншої;

— дають змогу виводити для друкування вміст екрана дисплея,

що є дуже корисним під час роботи з графічними редакторами (Pizazz

Plus, Hot Shot Graphics).

Якщо програми на комп’ютері набирають “з нуля”, то варто

використовувати один із комплексів допоміжних програм типу PC Tools

Deluxe, Norton Utilites або Make Utilites.

Програмні засоби антивірусного захисту дають змогу вияв-

ляти та ліквідувати наслідки роботи програм-вірусів, які здатні

приєднуватися до інших програм і розмножуватися, виконуючи різні

небажані дії.

1.5.4. Системи програмування і тестові

та діагностичні програми

Системи програмування складаються з мов програмування

(т. зв. вхідні мови), трансляторів цих мов, машинних мов, бібліотек

стандартних програм, засобів налагодження відтрансльованих програм

і компонування їх у єдине ціле для виконання в комп’ютері. Виділяють

машинно-, процедурно- і проблемно-орієнтовані системи програ-

мування.

Транслятором мови програмування називають комп’ютерну

програму, що перекладає текст

програми, написаний на одній із мов

програмування, що адаптована в комп’ютері, в машинні коди.

178

Залежно від способу перекладу з мови програмування (вхідної мови),

транслятори поділяють на компілятори, інтерпретатори і гене-

ратори макророзширень.

У компіляції процеси транслювання і виконання програми розпо-

ділені в часі. Унаслідок транслювання з’являється програма, яку

називають об’єктною. Вона характеризується тим, що ще не при-

в’язана до певного місця в

оперативній пам’яті. Тому, аби деякий

комплекс програм, за допомогою якого реалізують певне завдання,

міг бути доведений до завершення, потрібно виконати такі функції:

— виділити місце для певного комплексу програм в оперативній

пам’яті;

— визначити різні зсилання від одних програм комплексу до інших;

— скорегувати всі величини в програмі, що залежні від

конкретних

фізичних адрес оперативної пам’яті;

— розмістити (завантажити) програми в оперативній пам’яті.

Отже, після трансляції (компіляції) комп’ютерної програми,

написаної на алгоритмічній мові, потрібна додаткова робота для компо-

нування і редагування програми, перш ніж вона може бути виконана в

комп’ютері.

У процесі інтерпретації відбувається транслювання програми і

негайне виконання кожного

оператора комп’ютерної програми.

Генератор макророзширень призначений для транслювання

програм, написаних на машинно-орієнтованих мовах (наприклад, мова

Асемблер) і їхнього виконання.

Тестові та діагностичні програми дають змогу перевіряти

(контрольне тестування) і прогнозувати (діагностика) правильність

роботи комп’ютера та окремих його частин.

1.5.5. Прикладні пакети програм

Прикладним пакетом програм (ППП) називають програму

або комплекс програм, призначених для розв’язування певного завдання

або класу завдань, разом з документацією, необхідною для його вста-

новлення та експлуатації.

179

Кожен прикладний пакет програм має спеціальну організацію, що

забезпечує значне зростання продуктивності праці користувачів. Поряд

із розширенням сфери застосування комп’ютерної техніки, просте-

жується процес ускладнення самих завдань. Продовжує відбуватися

масовий перехід від розв’язування завдань з великим обсягом

обчислень простими алгоритмами до завдань, у яких значна кількість

обчислювальних процесів поєднується зі складністю

та багатоваріант-

ністю самих методів і алгоритмів розв’язування. Так, наприклад, у

разі автоматизації управління господарськими об’єктами поглиб-

люється перехід від розв’язування окремих завдань до створення

комплексних АІС, що охоплюють значну частину функцій і завдань

управління.

За реалізацією функціональних можливостей прикладні пакети

програм поділяють на методоорієнтовані і проблемноорієнтовані.

Коли в певній

сфері людської діяльності постійно виникають нові

прикладні завдання, комп’ютерне розв’язування яких потребує засто-

сування одних і тих самих математичних методів, зручно створювати

прикладні пакети програм, які реалізують ці методи, а не їхнє засто-

сування для розв’язування окремих завдань. Такі ППП називають

методоорієнтованими (наприклад, ППП для розв’язування завдань

числового

аналізу, статистики, оптимізації, ризику, експертної оцінки

тощо).

Якщо великій кількості користувачів необхідне регулярне роз-

в’язування певного класу прикладних завдань, для реалізації яких

потрібне поєднання певної сукупності математичних методів, то бажана

програмна реалізація їхнього розв’язування у вигляді окремого пакета

прикладних програм. Такого типу ППП називають проблемноорієн-

тованими (наприклад, ППП для розв’язування

завдань управління,

бухгалтерського обліку, матеріально-технічного постачання тощо).

На відміну від методоорієнтованих ППП, призначених для

реалізації певних математичних методів, проблемноорієнтовані ППП

реалізують алгоритми розв’язування конкретного класу завдань певної

галузі людської діяльності. Водночас у межах одного ППП можна

забезпечити програмну реалізацію значної кількості алгоритмів для

врахування особливостей розв’язування деяких завдань різними

користувачами.

180

Важливою характеристикою прикладних пакетів програм є рівень

інтеграції, який визначається кількістю розв’язуваних завдань і

обсягом сервісних функцій, що надається користувачеві. Отже, великі

інтегровані системи оброблення даних — це комплекс технічних

засобів, системного і прикладного програмного забезпечення, що

реалізує розв’язування складних прикладних завдань.

Зростання рівня інтеграції ППП, з одного боку, знижує сумарні

затрати на

програмування, бо значно збільшується кількість користу-

вачів, але, з іншого — ускладнює систему керування пакетом, що

пов’язане, передусім, з ускладненням вхідної мови, а також зростан-

ням вимог до комп’ютерної конфігурації.

Пакети прикладних програм поділяють на пакети простої струк-

тури і пакети складної структури.

ППП простої структури можуть бути двох

видів:

— як набір незалежних програм;

— як набір взаємопов’язаних програм.

У першому способі організації ППП є набором програм за типом

стандартної бібліотеки підпрограм. Кожна з таких програм викли-

кається в оперативну пам’ять і виконується без будь-якого взаємо-

зв’язку з іншими програмами, розміщеними у бібліотеці. У бібліотеці

може

бути довільне число підпрограм і їхня кількість може постійно

поповнюватися.

У другому способі організації ППП розраховані на складніші

обчислювальні процеси. У цьому випадку існує певний зв’язок (поси-

лання) між окремими програмами, і обчислювальні процеси можуть

бути подані у вигляді серії або послідовності виконання програм,

причому виконання може відбуватися або в порядку

розміщення

програм у бібліотеці (якщо бібліотека розрахована на розв’зування

певного класу завдань), або в довільному порядку (для універсальних

бібліотек).

Програми в ППП простої структури, здебільшого, здійснюють

суто обчислювальні функції і не містять будь-яких посилань на пристрої

обміну даними, тому користувач повинен сам доповнювати свою

програму відповідними операторами, що необхідні для повного

розв’

язування завдання.

181

В обох випадках звертання до програм бібліотеки здійснюється

за допомогою відповідного оператора звертання до підпрограми чи

процедури, що залежить від способу організації ППП.

Загалом програми прикладного пакета можуть бути написані на

різних алгоритмічних мовах, і під час звертання до них назва у відпо-

відних операторах звертання має відповідати назві програми у пакеті.

До ППП складної структури входять:

— керуюча програма;

— транслятор (процесор) з вхідної мови;

— набір робочих модулів, що складають тіло пакета;

— набір обслуговуючих програм.

Керуюча програма призначена для керування загальним ходом

роботи ППП. Вона визначає порядок роботи програм пакета, формує

дані, завантажує в оперативну пам’ять певну фазу пакета і передає їй

керування для виконання.

Транслятор (процесор) із вхідної мови призначений для об-

роблення програми, написаної на вхідній мові ППП. Він може бути

створений у вигляді компілятора, інтерпретатора або генератора макро-

розширень.

Тіло ППП складається з набору робочих модулів, призначених

для розв’язування певного класу завдань. Кожен робочий модуль є

програмою або процедурою, яка

реалізує алгоритм обчислювального

чи логічного характеру.

Обслуговуючі програми ППП виконують допоміжні функції і

надають користувачеві певні послуги й допомогу під час роботи пакета,

наприклад, засоби генерування звітів, засоби налагодження та діагнос-

тики помилок тощо.

Усі програми ППП об’єднують до єдиної системи програм, яка

може мати динамічну або оверлейну (із запланованим перекриттям)

структуру.

У процесі організації роботи з ППП динамічної структури

керуюча програма повністю розміщується в оперативній пам’яті

комп’ютера, а робочі модулі за потреби викликаються нею на виділену

182

ділянку пам’яті, створюючи таким чином робочу програму для об-

роблення даних.

Під час організації роботи з ППП оверлейної структури в опера-

тивній пам’яті повністю розміщується лише основна частина керуючої

програми, т. зв. кореневий сегмент, який за аналізом змісту запитів

користувача завантажує в оперативну пам’ять комп’ютера ту части-

ну

керуючої програми нижчої ієрархії, яка керує відповідною фазою

оброблення даних. Робочі модулі ППП викликаються в оперативну

пам’ять і виконуються послідовно за потребою, причому модулі, які

виконувалися раніше, гасяться, а на їхнє місце завантажуються нові.

Попередні робочі модулі можуть бути заново завантажені для виконання

в оперативну пам’ять за викликом керуючої програми.

Оверлейні структури призначені для виконання громіздких

обчислювальних процесів за допомогою великих за обсягом і струк-

турно складних прикладних пакетів програм, які за своїми розмірами

можуть перевершувати обсяг оперативної пам’яті комп’ютера.