Введение

Представление информатики как научной дисциплины связано с рассмотрением проблем организации вычислений и обработки информации с помощью ЭВМ и внутри ЭВМ, а также принципов организации и работы машинных интеллектуальных систем (систем искусственного интеллекта) на ЭВМ.

Изучение принципов обработки информации и организации вычислений проводится на примерах решения экономических задач, при этом решение задач доводится до получения результатов на ЭВМ путем составления калькуляций, баз данных и программ с параллельным анализом и доказательством правильности получаемых результатов.

В современном компьютере для решения одной задачи используется не одна программа, а сразу несколько. Несколько прикладных программ, объединённых для решения одной пользовательской задачи, называют приложением или прикладной средой.

Прикладная среда - это компьютерная среда, формируемая прикладными программами.

Каждая прикладная среда создавалась для обработки информации, представленной в той или иной форме. Пользователь персонального компьютера должен знать наиболее часто используемые прикладные среды: графический редактор, текстовый редактор, систему обработки электронных таблиц, систему управления базой данных.

В качестве весьма удобных и широко распространенных программных приложений для работы с различными видами данных являются прикладные программы Microsoft Office, созданный для работы в среде Windows.

Решение задач в определенной проблемной области можно решить с помощью прикладных программ. При проведении сложных математических вычислений можно использовать функции программы Excel.

Прикладное программное обеспечение

Программное обеспечение -- это совокупность программ, позволяющих осуществить на компьютере автоматизированную обработку информации. Программное обеспечение делится на системное (общее) и прикладное (специальное).

Системное программное обеспечение обеспечивает функционирование и обслуживание компьютера, а также автоматизацию процесса создания новых программ. К системному программному обеспечению относятся: операционные системы и их пользовательский интерфейс; инструментальные программные средства; системы технического обслуживания.

Операционная система -- обязательная часть специального программного обеспечения, обеспечивающая эффективное функционирование персонального компьютера в различных режимах, организующая выполнение программ и взаимодействие пользователя и внешних устройств с ЭВМ.

Пользовательский интерфейс (сервисные программы) -- это программные надстройки операционной системы (оболочки и среды), предназначенные для упрощения общения пользователя с операционной системой.

Программы, обеспечивающие интерфейс, сохраняют форму общения (диалог) пользователя с операционной системой, но изменяют язык общения (обычно язык команд преобразуется в язык меню). Сервисные системы условно можно разделить на интерфейсные системы, оболочки операционных систем и утилиты.

Интерфейсные системы -- это мощные сервисные системы, чаще всего графического типа, совершенствующие не только пользовательский, но и программный интерфейс операционных систем, в частности, реализующие некоторые дополнительные процедуры разделения дополнительных ресурсов.

Оболочки операционных систем предоставляют пользователю качественно новый по сравнению с реализуемым операционной системой интерфейс и делают необязательным знание последнего.

Утилиты автоматизируют выполнение отдельных типовых, часто используемых процедур, реализация которых потребовала бы от пользователя разработки специальных программ. Многие утилиты имеют развитый диалоговый интерфейс с пользователем и приближаются по уровню общения к оболочкам.

Инструментальные программные средства (системы программирования) -- обязательная часть программного обеспечения, с использованием которой создаются программы. Инструментальные программные средства включают в свой состав средства написания программ (текстовые редакторы); средства преобразования программ в вид, пригодный для выполнения на компьютере (ассемблеры, компиляторы, интерпретаторы, загрузчики и редакторы связей), средства контроля и отладки программ.

Текстовые редакторы позволяют удобно редактировать, формировать и объединять тексты программ, а некоторые -- и контролировать синтаксис создаваемых программ.

Средства отладки позволяют выполнять трассировку программ (пошаговое выполнение с выдачей информации о результатах исполнения), производить проверку синтаксиса программы и промежуточных результатов в точках останова, осуществлять модификацию значений переменных в этих точках.

Системы технического и сервисного обслуживания представляют собой программные средства контроля, диагностики и восстановления работоспособности компьютера, дисков и т. д.

Пакет прикладных программ -- это совокупность программ для решения круга задач по определенной тематике или предмету. Различают следующие типы пакетов прикладных программ:

общего назначения -- ориентированы на автоматизацию широкого круга задач пользователя (текстовые процессоры, табличные редакторы, системы управления базами данных, графические процессоры, издательские системы, системы автоматизации проектирования и т. д.);

методо-ориентированные -- реализация разнообразных экономико-математических методов решения задач (математического программирования, сетевого планирования и управления, теории массового обслуживания, математической статистики и т. д.);

проблемно-ориентированные -- направлены на решение определенной задачи (проблемы) в конкретной предметной области (банковские пакеты, пакеты бухгалтерского учета, финансового менеджмента, правовых справочных систем и т. д.).

Наиболее распространенным в России в настоящее время является пакет Microsoft Office. Это связано с тем, что фирма Microsoft - автор Windows и Microsoft Office (MS Office) - логично вписывается в интерфейс Windows. Понимая логику работы с Windows, достаточно легко освоить прикладные окна программных средств, входящих в MS Office. Кроме того, совместное выполнение ряда программных средств, входящих в MS Office, позволяет гибко распределять их ресурсы и работу, увеличивать общую производительность.

В MS Office входят текстовый редактор Word, табличный процессор Excel, средство для создания баз данных Access, а также специальные программы для работы офисов. Среди этих программ Microsoft Outlook - средство доступа к разнообразной информации и её коллективной обработки, PowerPoint - мощное приложение для подготовки и проведения презентаций, FrontPage - приложение для создания Web- страниц и ряд других.

В связи с появлением версии операционной системы Windows 2000 разработана новая версия офисного пакета MS Office 2000. Основная особенность перечисленных операционных систем - высокий уровень интеграции с Интернетом. В настоящее время пакет MS Office 2000 начал внедряться.

В описаниях данной версии отмечается, что она выходит за границы традиционных настольных систем, превратившись в корпоративное приложение для предприятий любого масштаба. Данную версию офиса можно рассматривать как платформу для создания специализированных решений или клиентское средство доступа к корпоративны данным.

В целом основная тенденция в развитии программных продуктов данного пакета - повышение «интеллектуальности». С каждой новой версией офисных продуктов улучшаются встроенные в эти средства возможности грамматического и лексического контроля. В новой системе меню предполагается отображать только наиболее часто используемые функции, причем каждый пользователь может настраивать структуру меню «под себя».

Для руководителя офиса (главного бухгалтера, финансового директора и т.п.) необходимо иметь представление о новых возможностях программных средств MS Office для совместной работы многих пользователей. Помимо этого большое значение для организации управления офисом имеет возможность информационного обмена между сотрудниками.

Особенности Windows-приложений

Наглядность

Важным достоинством Windows-приложений является наглядность.Во-первых, все инструменты среды, имеющиеся в распоряжении пользователя, могут быть представлены графически в виде командных кнопок, расположенных на специальной панели. Под инструментами понимаются команды основного меню, позволяющие пользователю производить действия над объектами прикладной системы. На командных кнопках помещается графическое изображение инструмента. В настоящее время изображения на кнопках стандартизированы, так что можно говорить о специальном языке компьютерных обозначений. Каждая среда имеет набор стандартных инструментов, таких как:

Кнопки с этими инструментами размещаются на панели, называющейся Стандартная панель.

Во-вторых, документы, создаваемые в приложениях, отображаются на экране точно в таком виде, в каком будут распечатаны на бумаге. Это особенно важно, когда заранее известно, какого формата должен быть конечный документ.

Многозадачность

Еще одной отличительной особенностью Windows-приложений является работа в многозадачном режиме. На рабочем столе могут быть одновременно открыты сразу несколько документов, созданных различными приложениями. Можно одновременно редактировать рисунок, писать письмо, производить расчеты.

Следует, однако, уточнить понятие одновременности. Все вышеперечисленные задачи могут быть запущены на выполнение. Пользователь не может одновременно задействовать один и тот же орган восприятия информации для двух разных задач. Соответственно в таких случаях человек работает последовательно, например, сначала рисует, потом пишет.

Организация обмена данными

Другой важной особенностью прикладных сред Windows является возможность обмена данными между приложениями. Системная среда предоставляет два различных способа для обмена данными между приложениями: через буфер обмена и по технологии OLE.

Обмен через буфер позволяет либо переместить объект документа на новое место, либо поместить на новое место или в новый документ копию объекта, не сохраняя связи с приложением, в котором этот объект создавался.

Технология OLE, которую предоставляет программная среда Windows, поддерживает постоянный контакт между прикладной средой, куда объект внедряется, и прикладной средой, где этот объект был создан. Применение технологии OLE эффективно в тех случаях, когда один и тот же объект используется в разных документах.

Создание составных документов

Организация обмена данными между прикладными средами обеспечивает их интеграцию. Под интеграцией прикладных сред понимается такое их объединение, когда становится возможным совместное использование объектов каждой из этих сред.

Например, пользователь должен сделать справку по группе сотрудников отдела продаж и привести в справке их фотографии. Очевидно, что основой отчета станет текстовый документ. Помимо этого в распоряжении пользователя имеется база данных по сотрудникам, где производится поиск данных о работниках отдела продаж. Результат поиска (выборка) помещается в текстовый документ, в котором помимо собственных объектов присутствуют выборка из базы данных и фотографии.

Рассмотрим структуру абстрактной многоязыковой, открытой, компилирующей системы программирования и процесс разработки приложений в данной среде (рис. 1.4).

Программа на исходном языке (исходный модуль) готовится с помощью текстовых редакторов и в виде текстового файла или раздела библиотеки поступает на вход транслятора.

Трансляция исходной программы есть процедура преобразования исходного модуля в проме­жуточную, так называемую объектную форму. Трансляция в общем случае включает в себя препроцессинг (предобработку) и компиляцию.

Препроцессинг – необязательная фаза, состоящая в анализе исходного текста, извлечения из него директив препроцессора и их выполнения.

Директивы препроцессора представляют собой помеченные спецсимволами (обычно %, #, &) строки, содержащие аббревиатуры, символические обозначения и т.д. конструкций, включаемых в состав исходной программы перед ее обработкой компилятором.

Данные для расширения исходного текста могут быть стандартными, определяться пользо­вателем либо содержаться в системных библиотеках ОС.

Компиляция - в общем случае многоступенчатый процесс, включающий следующие фазы:

Лексический анализ – проверка лексического состава входного текста и перевод составных символов (операторов, скобок, идентификаторов и пр.) в некоторую промежуточную внутреннюю форму (таблицы, графы, стеки, гиперссылки), удобную для дальнейшей обработки;

синтаксический анализ – проверка правильности конструкций, использованных програм­мистом при подготовке текста;

семантический анализ – выявление несоответствий типов и структур переменных, функций и процедур;

Генерация объектного кода – завершающая фаза трансляции.

Выполнение трансляции (компиляции) может осуществляться в различных режимах, установка которых производится с помощью ключей, параметров или опций. Может быть, например, потребовано только выполнение фазы синтаксического анализа и т.п.

Объектный модуль (object module) – программный модуль, являющийся результатом компи­ляции исходного модуля. Он включает машинные инструкции, словари, служебную информацию.

Объектный модуль не работоспособен, поскольку содержит неразрешенные ссылки на вызываемые подпрограммы библиотеки транслятора (в общем случае – системы программирования), реализующие функции ввода/вывода, обработки числовых и строчных переменных, а также на другие программы пользователей или средства пакетов прикладных программ.

Рис. 1.4. Абстрактная многоязыковая, открытая, компилирующая система программирования

Загрузочный модуль – программный модуль в виде, пригодном для загрузки и выполнения. Построение загрузочногомодуля осуществляется специальными программными средствами – редактор связей, построитель задач, компоновщик, сборщик, основной функцией которых является объединение объектных и загрузочных модулей в единый загрузочный модуль с последующей записью в библиотеку или файл. Полученный модуль в дальнейшем может использоваться для сборки других программ и т.д., что создает возможность наращивания программного обеспечения.

Загрузочный модуль после сборки либо помещается в пользовательскую библиотеку программ, либо направляется на исполнение непосредственно. Выполнение модуля состоит в загрузке его в оперативную память, настройке по месту в памяти и передаче ему управления. Образ загрузочного модуля в памяти называется абсолютным модулем, поскольку все команды ЭВМ здесь приобретают окончательную форму и получают абсолютные адреса в памяти. Формирование абсолютного модуля может осуществляться как программно, путем обработки командных кодов модуля программой-загрузчиком, так и аппаратно путем применения индексирования и базирования команд загрузоч­ного модуля и приведения указанных в них относительных адресов к абсолютной форме.

Современные системы программирования позволяют удобно переходить от одного этапа к другому. Это осуществляется наличием так называемой интегрированной среды программирования, которая содержит в себе текстовый редактор, компилятор, компоновщик, встроенный отладчик и в зависимости от системы или ее версии предоставляет программисту дополнительные удобства для написания и отладки программ.

Использование прикладных программных сред упрощает задачу выполнения приложений, написанных для одной ОС, в другой. В основном прикладная среда должна включать в себя функции интерфейса программных запросов, а также средства организации бесконфликтного сосуще­ствования в рамках одной ОС нескольких способов управления ресурсами ком­пьютера.

Прикладная среда может быть реализована в виде обычного приложения, и тогда она функционирует на пользовательском уровне.

Рис. 2.8. Прикладные программные среды, транслирующие системные вызовы

В другом варианте реализации множественных прикладных сред операционная система имеет несколько равноправных прикладных программных интерфейсов. В приведенном на рис. 2.9 примере операционная система поддерживает прило­жения, написанные для OS1, OS2 и OS3. Для этого непосредственно в простран­стве ядра системы размещены прикладные программные интерфейсы всех этих ОС: API OS1, API OS2 и API OS3.

Функции каж­дого API реализуются ядром с учетом специфики соответствующей ОС, даже если они имеют аналогичное назначение. Для того чтобы ядро могло выбрать нужный вариант реализации сис­темного вызова, каждый процесс должен передавать в ядро набор идентифици­рующих характеристик.

Рис. 2.9. Реализация совместимости на основе нескольких равноправных API

Выводы

· Все программное обеспечение вычислительной системы делится на прикладное (для решения задач пользователей) и системное (для использования аппаратуры компьютера).

· Простейшая структуризация ОС состоит в разделении всех компонентов ОС на модули, выполняющие основные функции ОС (ядро), и модули, выпол­няющие вспомогательные функции ОС. Вспомогательные модули ОС оформ­ляются либо в виде приложений (утилиты и системные обрабатывающие программы), либо в виде библиотек процедур. Вспомогательные модули за­гружаются в оперативную память только на время выполнения своих функ­ций, то есть являются транзитными. Модули ядра постоянно находятся в оперативной памяти, то есть являются резидентными.

· При наличии аппаратной поддержки режимов с разными уровнями полно­мочий устойчивость ОС может быть повышена путем выполнения функций ядра в привилегированном режиме, а вспомогательных модулей ОС и прило­жений - в пользовательском. Это дает возможность защитить коды и данные ОС и приложений от несанкционированного доступа. ОС может выступать в роли арбитра в спорах приложений за ресурсы.

· Любая ОС для решения своих задач взаимодействует с аппаратными средст­вами компьютера, а именно: средствами поддержки привилегированного ре­жима и трансляции адресов, средствами переключения процессов и защиты областей памяти, системой прерываний и системным таймером. Это делает ОС машинно-зависимой, привязанной к определенной аппаратной платформе.

· Микроядерная архитектура является альтернативой классическомуспособу построения операционной системы, в соответствии с которым все основные функции операционной системы, составляющие многослойное ядро, выполня­ются в привилегированном режиме. В микроядерных ОС в привилегирован­ном режиме остается работать только очень небольшая частьОС, называемая микроядром.Все остальные высокоуровневые функции ядра оформляются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме.

· Прикладная программная среда - совокупность средств ОС, предназначен­ная для организации выполнения приложений, созданных для одной ОС, в другой. Каждая ОС создает как минимум одну прикладную программную среду. Проблема состоит в обеспечении совместимости несколь­ких программных сред в рамках одной ОС.

Создание полноценной прикладной среды, полностью совместимой со средой другой ОС, является достаточно сложной задачей, тесно связанной со структурой ОС. Существуют различные варианты построения множественных прикладных сред, отличающиеся как особенностями архитектурных решений, так и функциональными возможностями, обеспечивающими различную степень переносимости приложений .

Во многих версиях ОС UNIX транслятор прикладных сред реализуется в виде обычного приложения. В ОС, построенных с использованием микроядерной концепции, таких как, например, Windows NT или Workplace OS, прикладные среды выполняются в виде серверов пользовательского режима. А в OS/2 с ее более простой архитектурой средства организации прикладных сред встроены глубоко в ОС. Один из наиболее очевидных вариантов реализации множественных прикладных сред основывается на стандартной многоуровневой структуре ОС .

Рис. 3.13. Прикладные программные среды, транслирующие системные вызовы

К сожалению, поведение почти всех функций, составляющих API одной ОС, как правило, существенно отличается от поведения соответствующих функций другой.

В другом варианте реализации множественных прикладных сред ОС имеет несколько равноправных прикладных программных интерфейсов . В приведенном на рис. 3.14 примере ОС поддерживает приложения, написанные для OS1, OS2 и OS3. Для этого непосредственно в пространстве ядра системы размещены прикладные программные интерфейсы всех этих ОС: API OS1, API OS2 и API OS3. В этом варианте функции уровня API обращаются к функциям нижележащего уровня ОС, которые должны поддерживать все три в общем случае несовместимые прикладные среды.

В разных ОС по-разному осуществляется управление системным временем, используется разный формат времени дня, на основании собственных алгоритмов разделяется процессорное время и т. д. Функции каждого API реализуются ядром с учетом специфики соответствующей ОС, даже если они имеют аналогичное назначение. Например, как уже было сказано, функция создания процесса работает по-разному для приложения UNIX и приложения OS/2. Аналогично при завершении процесса ядру также необходимо определять, к какой ОС относится данный процесс. Если этот процесс был создан по запросу UNIX-приложения, то в ходе его завершения ядро должно послать родительскому процессу сигнал, как это делается в ОС UNIX. А по завершении процесса OS/2, ядро должно отметить, что идентификатор процесса не может быть повторно использован другим процессом OS/2. Для того чтобы ядро могло выбрать нужный вариант реализации системного вызова, каждый процесс должен передавать в ядро набор идентифицирующих характеристик.

Рис. 3.14.Реализация совместимости на основе нескольких равноправных API

Еще один способ построения множественных прикладных сред основан на микроядерном подходе . При этом очень важно отделить базовые, общие для всех прикладных сред, механизмы ОС от специфических для каждой из прикладных сред высокоуровневых функций, решающих стратегические задачи.

В соответствии с микроядерной архитектурой все функции ОС реализуются микроядром и серверами пользовательского режима . Важно, что каждая прикладная среда оформляется в виде отдельного сервера пользовательского режима и не включает базовых механизмов (рис. 3.15). Приложения, используя API, обращаются с системными вызовами к соответствующей прикладной среде через микроядро. Прикладная среда обрабатывает запрос, выполняет его (возможно, обращаясь для этого за помощью к базовым функциям микроядра) и отсылает приложению результат. В ходе выполнения запроса прикладной среде приходится, в свою очередь, обращаться к базовым механизмам ОС, реализуемым микроядром и другими серверами ОС.

Такому подходу к конструированию множественных прикладных сред присущи все достоинства и недостатки микроядерной архитектуры, в частности:

§ очень просто можно добавлять и исключать прикладные среды, что является следствием хорошей расширяемости микроядерных ОС;

§ надежность и стабильность выражаются в том, что при отказе одной из прикладных сред все остальные сохраняют работоспособность;

§ низкая производительность микроядерных ОС сказывается на скорости работы прикладных сред, а значит, и на скорости выполнения приложений.

Рис. 3.15. Микроядерный подход к реализации множественных прикладных сред

Создание в рамках одной ОС нескольких прикладных сред для выполнения приложений различных ОС представляет собой путь, который позволяет иметь единственную версию программы и переносить ее между операционными системами. Множественные прикладные среды обеспечивают совместимость на двоичном уровне данной ОС с приложениями, написанными для других ОС. В результате пользователи получают большую свободу выбора ОС и более легкий доступ к качественному программному обеспечению.

Выводы:

§ Простейшая структуризация ОС состоит в разделении всех компонентов ОС на модули, выполняющие основные функции ОС (ядро), и модули, выполняющие вспомогательные функции ОС. Вспомогательные модули ОС оформляются либо в виде приложений (утилиты и системные обрабатывающие программы), либо в виде библиотек процедур. Вспомогательные модули загружаются в оперативную память только на время выполнения своих функций, то есть являются транзитными. Модули ядра постоянно находятся в оперативной памяти, то есть являются резидентными.

§ При наличии аппаратной поддержки режимов с разными уровнями полномочий устойчивость ОС может быть повышена путем выполнения функций ядра в привилегированном режиме, а вспомогательных модулей ОС и приложений - в пользовательском. Это дает возможность защитить коды и данные ОС и приложений от несанкционированного доступа. ОС может выступать в роли арбитра в спорах приложений за ресурсы.

§ Ядро, являясь структурным элементом ОС, в свою очередь, может быть логически разложено на следующие слои (начиная с самого нижнего):

§ машинно-зависимые компоненты ОС;

§ базовые механизмы ядра;

§ менеджеры ресурсов;

§ интерфейс системных вызовов.

§ В многослойной системе каждый слой обслуживает вышележащий слой, выполняя для него некоторый набор функций, которые образуют межслойный интерфейс. На основе функций нижележащего слоя следующий вверх по иерархии слой строит свои функции - более сложные и более мощные, которые, в свою очередь, оказываются примитивами для создания еще более мощных функций вышележащего слоя. Многослойная организация ОС существенно упрощает разработку и модернизацию системы.

§ Любая ОС для решения своих задач взаимодействует с аппаратными средствами компьютера, а именно: средствами поддержки привилегированного режима и трансляции адресов, средствами переключения процессов и защиты областей памяти, системой прерываний и системным таймером. Это делает ОС машинно-зависимой, привязанной к определенной аппаратной платформе.

§ Переносимость ОС может быть достигнута при соблюдении следующих правил. Во-первых, большая часть кода должна быть написана на языке, трансляторы которого имеются на всех компьютерах, куда предполагается переносить систему. Во-вторых, объем машинно-зависимых частей кода, которые непосредственно взаимодействуют с аппаратными средствами, должен быть по возможности минимизирован. В-третьих, аппаратно-зависимый код должен быть надежно локализован в нескольких модулях.

§ Микроядерная архитектура является альтернативой классическому способу построения ОС, в соответствии с которым все основные функции ОС, составляющие многослойное ядро, выполняются в привилегированном режиме. В микроядерных ОС в привилегированном режиме остается работать только очень небольшая часть ОС, называемая микроядром. Все остальные высокоуровневые функции ядра оформляются в виде приложений, работающих в пользовательском режиме.

§ Микроядерные ОС удовлетворяют большинству требований, предъявляемых к современным ОС, обладая переносимостью, расширяемостью, надежностью и создавая хорошие предпосылки для поддержки распределенных приложений. За эти достоинства приходится платить снижением производительности, что является основным недостатком микроядерной архитектуры.

§ Прикладная программная среда - совокупность средств ОС, предназначенная для организации выполнения приложений, использующих определенную систему машинных команд, определенный тип API и определенный формат исполняемой программы. Каждая ОС создает как минимум одну прикладную программную среду. Проблема состоит в обеспечении совместимости нескольких программных сред в рамках одной ОС. При построении множественных прикладных сред используются различные архитектурные решения, концепции эмуляции двоичного кода, трансляции API.

Задачи и упражнения

1. Какие из приведенных ниже терминов являются синонимами?

§ привилегированный режим;

§ защищенный режим;

§ режим супервизора;

§ пользовательский режим;

§ реальный режим;

§ режим ядра.

2. Можно ли, анализируя двоичный код программы, сделать вывод о невозможности ее выполнения в пользовательском режиме?

3. В чем состоят отличия в работе процессора в привилегированном и пользовательском режимах?

4. В идеале микроядерная архитектура ОС требует размещения в микроядре только тех компонентов ОС, которые не могут выполняться в пользовательском режиме. Что заставляет разработчиков операционных систем отходить от этого принципа и расширять ядро за счет перенесения в него функций, которые могли бы быть реализованы в виде процессов-серверов?

5. Какие этапы включает разработка варианта мобильной ОС для новой аппаратной платформы?

6. Опишите порядок взаимодействия приложений с ОС, имеющей микроядерную архитектуру.

7. Какими этапами отличается выполнение системного вызова в микроядерной ОС и ОС с монолитным ядром?

8. Может ли программа, эмулируемая на «чужом» процессоре, выполняться быстрее, чем на «родном»?

Несколько прикладных программ, объединенных для решения одной пользовательской задачи, называют приложением или прикладной средой. Это графические и текстовые редакторы, системы обработки электронных таблиц, системы управления базами данных, программы связи и др.

Прикладная среда – это компьютерная среда, формируемая прикладными программами. В качестве удобных и широко распространенных программных приложений для работы с различными видами данных являются прикладные программы Microsoft Office, созданных для работы в среде Windows. Важным достоинством Windows – приложений является наглядность. Во-первых, все инструменты среды Во-первых, все инструменты среды, имеющиеся в распоряжении пользователя, могут быть представлены графически в виде командных кнопок, расположенных на специальной панели. Под инструментами понимаются команды основного меню, позволяющие пользователю производить действия над объектами прикладной среды. На командных кнопках помещается графическое изображение инструмента. В настоящее время изображения на кнопках стандартизованы, так что можно говорить о специальном языке компьютерных обозначений. Каждая среда имеет набор стандартных инструментов, таких как Открыть, Сохранить, Удалить, Отменить, Копировать, Вставить. Кнопки с этими инструментами размещаются на панели, называющейся Стандартная панель . Но в прикладной среде есть также и свои специфические инструменты. Для них тоже разработаны графические изображения.

Во-вторых, документы, создаваемые в приложениях, отображаются на экране точно в таком виде, в каком будут распечатаны на бумаге. Это особенно важно, когда заранее известно, какого формата должен быть конечный документ.

Многозадачность. Еще одной отличительной особенностью Windows-приложений является работа в многозадачном режиме. На рабочем столе могут быть одновременно открыты сразу несколько документов, созданных различными приложениями. Можно одновременно редактировать рисунок, писать письмо и производить расчеты. Следует, однако, уточнить понятие одновременности. Все вышеперечисленные задачи могут быть запущены на выполнение. После запуска все они будут размещаться в оперативной памяти компьютера одновременно. Сам пользователь не может одновременно задействовать один и тот же орган восприятия информации для двух разных задач. Нельзя, например, читать текст и рисовать одновременно. Органы зрения человека, глаза, не приспособлены для этого. Соответственно, в таких случаях и с документами в средах человек работает последовательно, например, сначала рисует, потом пишет. Однако, если в каждой из задач задействованы разные органы восприятия информации, то эти задачи могут действительно выполнятся одновременно. Например, если запустить программу проигрывания лазерного диска и текстовый процессор, то можно одновременно слушать музыку и набирать текст, задействовав соответственно слух и зрение.

Организация обмена данными. Другой важной особенностью прикладных сред Windows является возможность обмена данными между приложениями. Системная среда предоставляет два различных способа для обмена данными между приложениями: через буфер обмена и по технологии OLE.

Обмен через буфер позволяет либо переместить объект документа на новое место, либо поместить на новое место или в новый документ копию объекта. Обмен через буфер позволяет передавать объекты и их копии из документа в документ, не сохраняя связи с приложением, в котором этот объект создавался.

Обмен через буфер производится в два этапа. На первом этапе в буфер помещается либо сам объект, либо его копия. На втором этапе объект из буфера вставляется в выбранный документ.

Технология OLE, которую предоставляет программная среда Windows, поддерживает постоянный контакт между прикладной средой, куда объект внедряется, и прикладной средой, где этот объект был создан. Применение технологии OLE эффективно в тех случаях, когда один и тот же объект используется в разных документах. Например, средствами текстового редактора создана эмблема фирмы. Затем, создавая различные документы (справку, письмо, заключение акт и пр.), можно использовать эту эмблему. Затем в эмблему были внесены изменения. В том случае, если эмблема помещалась в документы через буфер обмена, придется вставлять ее в каждый документ заново. Если же она была внедрена по технологии OLE, то обновление эмблемы во всех связанных документах будет произведено автоматически после редактирования исходного файла с эмблемой.

Создание составных документов. Организация обмена данными между прикладными средами обеспечивает их интеграцию. Под интеграцией прикладных сред понимается такое их объединение, когда становится возможным совместное использование объектов каждой из этих сред. Например, необходимо сделать справку по группе сотрудников отдела продаж и привести в справке их фотографии. Основой отчета, очевидно, станет текстовый документ. Помимо этого имеется база данных по сотрудникам, где производится поиск данных о работниках отдела продаж. Результат поиска (выборка) помещается в текстовый документ. Там же размещаются фотографии. В результате получится текстовый документ, в котором помимо собственных объектов присутствуют выборка из базы данных и фотографии. Такой документ называют составным (интегрированным).

Интерфейс прикладной среды . Приложения, работающие в среде Windows, имеют очень похожий графический интерфейс. Интерфейсы прикладных сред состоят из однотипных по своему назначению элементов. В интерфейсе каждой из них можно выделить четыре зоны (рисунок 2.1):

Строка заголовка прикладной среды, где размещаются инструменты управления оконным интерфейсом приложения и отображается имя среды;

Зона управления, где размещаются средства управления приложением и документами;

Рабочее поле, где размещаются редактируемые документы;

Справочная зона, где размещается информация о режимах работы приложения и подсказки пользователю.

Рисунок 2.1- Структурные части интерфейса приложения

Все программы, создаваемые для Windows, имеют стандартный оконный интерфейс. У них формируются однотипные справочные зоны и зоны управления. Вид рабочего поля изменяется в зависимости от назначения прикладной среды.

При запуске любой прикладной среды на экран выводится окно приложения , то есть самой среды. Обычно внутри окна приложения сразу открывается и окно документа . Это может быть новый документ или документ, который редактировался последним. Если приложение было вызвано через запуск документа, то именно этот документ и будет располагаться в окне приложения.

Интерфейс прикладной среды включает в себя следующие элементы: строка заголовка прикладной среды, строка основного меню, панели инструментов, строка ввода и редактирования, строка состояния.

Строка заголовка включает в себя: кнопку системного меню, название приложения (например Microsoft Excel), кнопку Свернуть , кнопку Развернуть/Восстановить и кнопку Закрыть.

Основное меню прикладной среды, так же как и любой другой Windows-программы, похоже на матрешку. Разделы верхнего уровня обозначены в строке основного меню. В каждом из таких разделов команды более низкого уровня объединены по своему назначению. Список этих команд открывается в виде выпадающего меню. Обращение к некоторым из этих команд приводит в свою очередь к появлению дополнительного подменю еще более низкого уровня. Таким образом, с помощью основного меню производится последовательный выбор требуемой управляющей команды и задание всех необходимых для ее выполнения параметров.

Панель инструментов (пиктографическое меню) содержит устанавливаемый пользователем набор кнопок (пиктограмм), предназначенных для более быстрого (по сравнению с многоуровневым меню) вызова управляющих команд, входящих в основное меню.

Интерфейс табличного процессора и системы управления базами данных включает в себя также строку ввода и редактирования. Строка ввода и редактирования отображает вводимые в текущую ячейку таблицы или поле базы данных формулы или данные. В этой строке можно просматривать или редактировать содержимое этой ячейки или поля, а также увидеть саму формулу.

Строка состояния содержит информацию о режимах работы приложения. Кроме уже перечисленных, имеется группа элементов, которые можно условно назвать вспомогательной областью управления. К ним относятся: строка заголовка окна документа, создаваемого приложением, а также полосы прокрутки.

В строке заголовка окна документа указывается имя файла документа, редактируемого выбранным приложением. Если окно документа развернуто до максимального размера, то строка заголовка документа совмещается со строкой заголовка прикладной среды.

Полосы прокрутки необходимы для просмотра тех областей документа, которые в данный момент не видны (на экране в окне документа видна только его часть, называемая рабочим полем). Элемент интерфейса, обеспечивающий вертикальное перемещение текста, называется вертикальной полосой прокрутки, а горизонтальное перемещение - горизонтальной полосой прокрутки. Действуют они точно так же, как в любом другом окне Windows.

Редактирование документа . При работе в прикладной среде часто возникает необходимость вносить изменения в ранее созданные документы. С помощью прикладных программ можно не только создавать документы, как это было возможно на печатной машинке, но и осуществлять дальнейшие изменения, например, вносить исправления, устранять ошибки, осуществлять поиск и замену отдельных значений. Все операции, связанные с внесением изменений в документ и исправлением в нем ошибок, объединяются в общее понятие - редактирование. Редактирование - процесс внесения изменений в документ.

Редактировать можно не только текстовые документы, но и таблицы, базы данных, рисунки. Например, если деятельность связана с выполнением расчетов, нет необходимости пересчитывать заново огромные таблицы. Достаточно изменить только исходные цифры, а перерасчет итогов табличный процессор выполнится самостоятельно.

При редактировании необходимо:

1. Выделить объект.

2. Выполнить команду или действия по редактированию.

Выделение объекта. Прежде, чем осуществлять какие-либо действия над объектами в документе, его необходимо выделить. Как правило, при отображении выделенных объектов на экране, цвет объекта изменяется на противоположный или показывается внешняя граница объекта. Обычно объекты выделяются щелчком мыши. Часто возникает необходимость выделить группу однотипных, расположенных подряд объектов блок, например, словосочетание в предложении или несколько ячеек в таблице. В этом случае мышь, при нажатой левой клавише, протаскивается от первого объекта к последнему.

Форматирование документа. Любой документ должен быть оформлен красиво и профессионально. Например. создана таблица, но она настолько широка, что не умещается на странице. Надо либо уменьшить таблицу, либо развернуть страницу. Каждая прикладная среда обладает набором операций, позволяющих выполнить внешнее оформление документа в соответствии с предъявляемыми требованиями. Все операции по оформлению всего документа в целом или его объектов объединяются общим понятием - форматирование.

Форматирование - процесс представления внешнего вида документа или отдельных его объектов в требуемой форме.

При этом, следует учитывать, в какой среде создавался объект, так как это определит используемый инструментарий работы.

Характеристика инструментов прикладной среды. Работая на компьютере с тем или иным документом, человек использует в качестве инструментов прикладные программы, формирующие данную прикладную среду. Каждая прикладная среда имеет инструменты, обеспечивающие работу пользователя с документом. Работать с этими инструментами можно, используя кнопки на панели инструментов или выполняя команды различных меню. Инструменты прикладной среды - все средства воздействия прикладной среды на объекты документа и сам документ.

Инструменты различаются между собой, прежде всего, по назначению. Например, одни инструменты предназначены для работы с файлами, другие - для обработки данных в приложении. Управление всеми инструментами прикладной среды осуществляется с помощью команд основного меню. Названия этих команд обычно совпадают с названиями соответствующих инструментов. Команды по своему назначению объединены в группы, которые называются пунктами меню (например, пункты Файл, Правка, Вставка, Сервис ). Пункты меню образуют верхний уровень основного меню (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Основное меню прикладной среды

Такое меню называется многоуровневым, так как содержит команды, объединенные по назначению в группы. Каждая группа раскрывается щелчком мыши по ее названию. После можно переходить на следующий уровень меню и выбрать нужную команду из группы. В ряде случаев открывается подменю более низкого уровня. На самом нижнем уровне часто бывает необходимо уточнить параметры команды, указав необходимые значения в открывшемся диалоговом окне. На рисунке приведены только те имена меню, которые являются общими для всех приложений.

Файл. Этот пункт меню объединяет команды для работы с файлами и документами в целом. С его помощью можно создать новый файл, открыть существующий, сохранить редактируемый файл или его копию под другим именем и/или в другом месте, установить параметры страницы, вывести редактируемый файл на печать.

Создаваемый прикладной средой документ может быть в различных формах:

В экранной форме, то есть в виде отображенного на экране монитора документа с внедренными в него объектами;

В форме твердой копии, то есть в виде распечатки созданного документа на принтере;

В электронной форме - в виде файла, сохраненного на диске.

Результат работы с любой прикладной программой обязательно должен быть сохранен в файле на диске. Без этого невозможно ни продолжение работы, ни передача созданного документа на другой компьютер.

Правка. Обычно список команд этого пункта открывает команда продвижения вперед или назад. Этот раздел меню также включает в себя команды редактирования содержимого объектов документа. Несмотря на то, что для каждой прикладной среды эти объекты разные, общий для прикладной среды механизм обмена данными позволяет применять однотипные операции для всех объектов. Для копирования и перемещения различных объектов, как уже говорилось, используется буфер обмена или технология OLE. С их помощью можно осуществлять интеграцию данных различных прикладных сред.

Следует отметить, что данный механизм позволяет осуществлять обмен данными не только в рамках одного документа, но и между различными прикладными средами.

Вставка. В этом разделе меню сгруппированы команды, предназначенные для выполнения действий по вставке (внедрению) в документ различных объектов, созданных в любой прикладной среде.

Формат. Этот пункт меню содержит команды, с помощью которых выполняется форматирование объектов документа, созданных в данном приложении. Обычно имена команд совпадают с названиями объектов, которые необходимо форматировать: Ячейки..., Строки, Столбцы, Шрифт..., Абзац... и т. д.

Помимо команд форматирования конкретных объектов здесь же находятся команды, определяющие стили и автоформат.

Под стилем понимается совокупность параметров форматирования объекта документа. Автоформат назначает параметры форматирования для всех объектов документа и всего документа в целом.

Вид. Этот пункт меню предназначен для выбора различных способов отображения документа на экране, настройки вывода на экран используемых инструментов, добавления колонтитулов, изменения масштаба отображения документа на экране и т. п.

Сервис . Это меню обеспечивает дополнительные возможности прикладной среды. Предоставление этих возможностей обеспечивается запуском на выполнение вспомогательных программ прикладной среды, например, программы проверки орфографии. Эта программа может использоваться не только текстовым редактором, но и другими Windows-приложениями.

Другим примером может служить адресная книга. Эта программа хранит данные людей, с которыми вам часто приходится иметь дело. Она может быть использована для пересылки вашего документа по адресу, хранящемуся в адресной книге или для вставки обращения в документ, предназначенный для конкретного лица.

Окно. К этому меню следует обращаться при одновременной работе с несколькими документами в разных окнах для их настойки и перехода из одного окна в другое.

Справка . Данный пункт меню используется для получения помощи по всем инструментам текущей прикладной среды.

Планирование деятельности и поддержка коммуникаций

Программа Microsoft Outlook предназначена для организации документов и планирования задач, в том числе для отправки почты, планирования встреч, событий и собраний, ведения списка контактов и списка задач, а также учета всех выполненных работ.

Программная среда Microsoft Outlook пришла на смену разнообразным видам блокнотов и записных книжек, которые использовали руководители и секретари для организации своей работы. Так, для хранения сведений о различных людях и организациях использовались телефонные книжки, для планирования ежедневных встреч и дел - еженедельники, для временных записей - блокноты для заметок. Помимо перечисленных видов блокнотов составлялись планы работы на одну неделю, на один месяц, на год и т. д.

Информация организована в виде папок, которые по назначению аналогичны своим бумажным предшественникам Удобные способы представления информации, ее поиска, средства напоминания предлагаемые средой Outlook, могут помочь эффективно организовать свою работу. Среду Outlook могут использовать и руководитель, и секретарь, и другие сотрудники.

На рисунке 2.3 представлено главное окно программной среды Outlook. В левой части окна находится панель Outlook, на которой расположены основные объекты, с которыми работает среда. Объекты представляют собой папки с информацией определенного вида. Эти объекты сгруппированы в группы: Outlook, Почта, Другие папки. Основными элементами информации, с которыми работает среда Outlook, являются папки Контакты, Календарь, Задачи, Заметки, Дневник .

Папка Контакты является хранилищем сведений и данных о людях, с которыми организация поддерживает деловые и личные отношения. Эти люди могут быть как сотрудниками данной организации, так и работниками других фирм. В папке Контакты могут храниться: адрес электронной почты, почтовый адрес, несколько номеров телефонов и другие сведения, относящиеся к контактному лицу, например, день рождения или годовщина какого-либо события. На основе папки Контакты формируется Адресная книга для пересылки электронной почты.

Рисунок 2.3 – Окно программы Outlook

В среде Outlook все мероприятия подразделяются на несколько групп: встречи, собрания, события, задачи, телефонные звонки (рисунок 2.4).

Встречи - это мероприятия, для которых резервируется время в календаре. На встречи никто не приглашается, для них не привлекаются никакие ресурсы. Под ресурсами понимается выделение специального помещения, временные затраты, связанные с подготовкой, материальные расходы.

Собрание - это встреча с приглашением лиц или привлечением ресурсов. Событие - это мероприятие на весь день, на которое могут приглашаться или не приглашаться другие люди. В среде Outlook для планирования встреч, собраний и событий и установления времени их проведения предназначена папка Календарь.

Рисунок 2.4 – Виды мероприятий

Задача – это дело, которое надо выполнить к определенному сроку, связанное со значительными временными затратами.

Для описания сведений о задаче и организации решения задач используется папка Задачи .

Телефонный звонок – мероприятие, связанное с решением вопросов по телефону и не требующее непосредственного контакта.

Телефонные звонки, а также вся работа по созданию и обработке различных документов на компьютере фиксируется в папке Дневник.

Представленная система папок позволяет деловому человеку организовать планирование своего рабочего времени и отслеживать временные затраты на выполнение работы.

Другая группа папок, включающая папки Входящие, Исходящие, Черновики и Отправленные , предназначена для организации обмена электронной почтой с партнерами по работе.

Основными информационными элементами этих папок являются сообщения. Сообщение - документ, отправленный или полученный по электронной почте. Папка Входящие предназначена для приема сообщений. Папки Исходящие и Черновики предназначены для подготовки сообщений к отправке. Папка Отправленные предназначена для сохранения отправленных сообщений.

Основными действиями, которые можно выполнять над элементами в среде Outlook, являются:

Создать;

Установить и изменить параметры;

Выделить, скопировать, вставить копию, удалить;

Пометить как выполненный;

Переслать другому лицу;

Прикрепить документ;

Связать с контактом.