Вступ

Подання інформатики як наукової дисципліни пов'язане з розглядом проблем організації обчислень та обробки інформації за допомогою ЕОМ та всередині ЕОМ, а також принципів організації та роботи машинних інтелектуальних систем (систем штучного інтелекту) на ЕОМ.

Вивчення принципів обробки інформації та організації обчислень проводиться на прикладах рішення економічних завдань, при цьому вирішення завдань доводиться до отримання результатів на ЕОМ шляхом складання калькуляцій, баз даних та програм з паралельним аналізом та доказом правильності одержуваних результатів.

У сучасному комп'ютеріДля вирішення одного завдання використовується не одна програма, а відразу кілька. Кілька прикладних програм, об'єднаних для вирішення одного завдання користувача, називають додатком або прикладним середовищем.

Прикладне середовище - це комп'ютерне середовище, яке формується прикладними програмами.

Кожне прикладне середовище створювалося для обробки інформації, представленої у тій чи іншій формі. Користувач персонального комп'ютераповинен знати найчастіше використовувані прикладні середовища: графічний редактор, текстовий редактор, система обробки електронних таблиць, система управління базою даних.

Як дуже зручні і широко поширені програмних додатківдля роботи з різними видами даних є прикладні програми Microsoft Office, створений для роботи в середовищі Windows.

Вирішення задач у певній проблемній області можна вирішити за допомогою прикладних програм. Під час проведення складних математичних обчислень можна використовувати функції Excel.

Прикладне програмне забезпечення

Програмне забезпечення - це сукупність програм, що дозволяють здійснити на комп'ютері автоматизовану обробку інформації. Програмне забезпечення ділиться на системне (загальне) та прикладне (спеціальне).

Системне програмне забезпечення забезпечує функціонування та обслуговування комп'ютера, а також автоматизацію процесу створення нових програм. До системного програмного забезпечення належать: операційні системи та їх користувальницький інтерфейс; інструментальні програмні засоби; Системи технічного обслуговування.

Операційна система - обов'язкова частина спеціального програмного забезпечення, що забезпечує ефективне функціонування персонального комп'ютера в різних режимах, що організує виконання програм та взаємодію користувача та зовнішніх пристроївз ЕОМ.

Користувальницький інтерфейс ( сервісні програми) - це програмні надбудови операційної системи (оболонки та середовища), призначені для спрощення спілкування користувача з операційною системою.

Програми, що забезпечують інтерфейс, зберігають форму спілкування (діалог) користувача з операційною системою, але змінюють мову спілкування (зазвичай мову команд перетворюється на мову меню). Сервісні системи умовно можна поділити на інтерфейсні системи, оболонки операційних системта утиліти.

Інтерфейсні системи - це потужні сервісні системи, найчастіше графічного типу, які вдосконалюють як користувацький, а й програмний інтерфейс операційних систем, зокрема, реалізують деякі додаткові процедури поділу додаткових ресурсів.

Оболонки операційних систем надають користувачеві якісно новий у порівнянні з реалізованим операційною системою інтерфейс і роблять необов'язковим знання останнього.

Утиліти автоматизують виконання окремих типових процедур, реалізація яких зажадала від користувача розробки спеціальних програм. Багато утиліт мають розвинений діалоговий інтерфейс з користувачем і наближаються за рівнем спілкування до оболонок.

Інструментальні програмні засоби (системи програмування) - обов'язкова частина програмного забезпечення, з допомогою якої створюються програми. Інструментальні програмні засоби включають до складу засобу написання програм (текстові редактори); засоби перетворення програм у вигляд, придатний для виконання на комп'ютері (ассемблери, компілятори, інтерпретатори, завантажувачі та редактори зв'язків), засоби контролю та налагодження програм.

Текстові редактори дозволяють зручно редагувати, формувати та об'єднувати тексти програм, а деякі - і контролювати синтаксис створюваних програм.

Засоби налагодження дозволяють виконувати трасування програм (покрокове виконання з видачею інформації про результати виконання), перевірку синтаксису програми та проміжних результатів у точках зупинки, здійснювати модифікацію значень змінних у цих точках.

Системи технічного та сервісного обслуговування є програмними засобами контролю, діагностики та відновлення працездатності комп'ютера, дисків тощо.

Пакет прикладних програм - це сукупність програм на вирішення кола завдань з певної тематики чи предмету. Розрізняють такі типи пакетів прикладних програм:

загального призначення - орієнтовані на автоматизацію широкого кола завдань користувача (текстові процесори, табличні редактори, системи управління базами даних, графічні процесори, видавничі системи, системи автоматизації проектування тощо);

методо-орієнтовані - реалізація різноманітних економіко-математичних методів вирішення завдань (математичного програмування, мережевого планування та управління, теорії масового обслуговування, математичної статистики тощо);

проблемно-орієнтовані - спрямовані на рішення певного завдання(проблеми) у конкретній предметної області(банківські пакети, пакети бухгалтерського обліку, фінансового менеджменту, правових довідкових системі т.д.).

Найбільш поширеним у Росії нині є пакет Microsoft Office. Це з тим, що фірма Microsoft - автор Windows і Microsoft Office (MS Office) - логічно вписується в інтерфейс Windows. Розуміючи логіку роботи з Windows досить легко освоїти прикладні вікна програмних засобів, що входять до MS Office. Крім того, спільне виконання ряду програмних засобів, що входять до MS Office, дозволяє гнучко розподіляти їх ресурси та роботу, збільшувати загальну продуктивність.

У MS Office входять текстовий редактор Word, табличний процесор Excel, засіб для створення баз даних Access, а також спеціальні програмидля офісів. Серед цих програм Microsoft Outlook- засіб доступу до різноманітної інформації та її колективної обробки, PowerPoint - потужний додаток для підготовки та проведення презентацій, FrontPage - додаток для створення Web-сторінокта ряд інших.

У зв'язку з появою операційної версії системи Windows 2000 розроблено нову версію офісного пакету MS Office 2000. Основна особливість перерахованих операційних систем – високий рівень інтеграції з Інтернетом. В даний час пакет MS Office 2000 почав впроваджуватись.

В описах даної версії зазначається, що вона виходить за межі традиційних настільних систем, перетворившись на корпоративний додаток для будь-якого масштабу. Дану версію офісу можна розглядати як платформу для створення спеціалізованих рішень або клієнтський засіб доступу до корпоративних даних.

Загалом основна тенденція у розвитку програмних продуктівданого пакета – підвищення «інтелектуальності». З кожною новою версієюофісних продуктів покращуються вбудовані в ці кошти можливості граматичного та лексичного контролю. У новій системіменю передбачається відображати тільки функції, що найчастіше використовуються, причому кожен користувач може налаштовувати структуру меню «під себе».

Для керівника офісу (головного бухгалтера, фінансового директора тощо) необхідно мати уявлення про нові можливості програмних засобів MS Office для спільної роботи багатьох користувачів. Крім цього, велике значення для організації управління офісом має можливість інформаційного обмінуміж співробітниками.

Особливості Windows-додатків

Наочність

Важливою перевагою Windows-програм є наочність. По-перше, всі інструменти середовища, наявні в розпорядженні користувача, можуть бути представлені графічно у вигляді командних кнопок, розташованих на спеціальній панелі. Під інструментами розуміються команди основного меню, що дозволяють користувачеві робити дії над об'єктами прикладної системи. На командних кнопках міститься графічне зображенняінструмент. В даний час зображення на кнопках стандартизовані, тому можна говорити про спеціальну мову комп'ютерних позначень. Кожне середовище має набір стандартних інструментів, таких як:

Кнопки з цими інструментами розміщуються на панелі, яка називається Стандартна панель.

По-друге, документи, що створюються в програмах, відображаються на екрані точно в такому вигляді, як будуть роздруковані на папері. Це особливо важливо, коли наперед відомо, якого формату має бути кінцевий документ.

Багатозадачність

Ще однією відмінністю Windows-додатків є робота в багатозадачному режимі. На робочому столі можуть бути одночасно відкриті відразу кілька документів, створених різними додатками. Можна одночасно редагувати малюнок, писати листа, робити розрахунки.

Проте слід уточнити поняття одночасності. Усі перелічені завдання можуть бути запущені виконання. Користувач не може одночасно задіяти той самий орган сприйняття інформації для двох різних завдань. Відповідно, у таких випадках людина працює послідовно, наприклад, спочатку малює, потім пише.

Організація обміну даними

Іншою важливою особливістю прикладних середовищ Windows є можливість обміну даними між програмами. Системне середовище надає два різні способи для обміну даними між додатками: через буфер обміну та за технологією OLE.

Обмін через буфер дозволяє або перемістити об'єкт документа на нове місце, або помістити на нове місце або новий документ копію об'єкта, не зберігаючи зв'язку з додатком, в якому цей об'єкт створювався.

Створення складових документів

Організація обміну даними між прикладними середовищами забезпечує їхню інтеграцію. Під інтеграцією прикладних середовищ розуміється таке їхнє об'єднання, коли стає можливим спільне використання об'єктів кожного з цих середовищ.

Наприклад, користувач повинен зробити довідку по групі співробітників відділу продажу та навести довідку їх фотографії. Вочевидь, що основою звіту стане текстовий документ. Крім цього, у розпорядженні користувача є база даних по співробітникам, де проводиться пошук даних про працівників відділу продажів. Результат пошуку (вибірка) поміщається в текстовий документ, в якому крім власних об'єктів присутні вибірка з бази даних та фотографії.

Розглянемо структуру абстрактної багатомовної, відкритої, компілюючої системи програмування та процес розробки додатків у цьому середовищі (рис. 1.4).

Програма вихідною мовою (вихідний модуль) готується за допомогою текстових редакторів та у вигляді текстового файлуабо розділ бібліотеки надходить на вхід транслятора.

Трансляція вихідної програми є процедура перетворення вихідного модуля на проміжну, так звану об'єктну форму. Трансляція у випадку включає у собі препроцессинг (предобработку) і компіляцію.

Препроцесинг – необов'язкова фаза, яка полягає у аналізі вихідного тексту, Вилучення з нього директив препроцесора та їх виконання.

Директиви препроцесора є позначені спецсимволами (зазвичай %, #, &) рядки, що містять абревіатури, символічні позначення і т.д. конструкцій, що включаються до складу вихідної програми перед її обробкою компілятором.

Дані розширення вихідного тексту може бути стандартними, визначатися користувачем чи утримуватися у системних бібліотеках ОС.

Компіляція - у випадку багатоступінчастий процес, що включає такі фази:

Лексичний аналіз – перевірка лексичного складу вхідного тексту та переклад складових символів (операторів, дужок, ідентифікаторів та ін.) у деяку проміжну внутрішню форму (таблиці, графи, стеки, гіперпосилання), зручну для подальшої обробки;

синтаксичний аналіз– перевірка правильності конструкцій, використаних програмістом під час підготовки тексту;

семантичний аналіз- Виявлення невідповідностей типів і структур змінних, функцій і процедур;

Генерація об'єктного коду – завершальна фаза трансляції.

Виконання трансляції (компіляції) може здійснюватись у різних режимах, установка яких здійснюється за допомогою ключів, параметрів або опцій. Можливо, наприклад, потрібно лише виконання фази синтаксичного аналізу тощо.

Об'єктний модуль (object module) – програмний модуль, що є наслідком компіляції вихідного модуля. Він включає машинні інструкції, словники, службову інформацію.

Об'єктний модуль не працездатний, оскільки містить невирішені посилання на підпрограми бібліотеки транслятора (загалом – системи програмування), що реалізують функції введення/виводу, обробки числових і малих змінних, а також на інші програми користувачів або засоби пакетів прикладних програм.

Мал. 1.4. Абстрактна багатомовна, відкрита, компілююча система програмування

Завантажувальний модуль – програмний модуль у вигляді, придатному для завантаження та виконання. Побудова завантажувального модуля здійснюється спеціальними програмними засобами– редактор зв'язків, будівельник завдань, компонувальник, збирач, основною функцією яких є об'єднання об'єктних та завантажувальних модулів у єдиний завантажувальний модуль із наступним записом у бібліотеку чи файл. Отриманий модуль надалі може використовуватися для збирання інших програм тощо, що створює можливість нарощування програмного забезпечення.

Завантажувальний модуль після складання або поміщається в бібліотеку програм користувача, або направляється на виконання безпосередньо. Виконання модуля полягає у завантаженні його в оперативну пам'ять, налаштуванні за місцем у пам'яті та передачі йому управління. Образ завантажувального модуля в пам'яті називається абсолютним модулем, оскільки всі команди ЕОМ тут набувають остаточної форми та отримують абсолютні адреси в пам'яті. Формування абсолютного модуля може здійснюватися як програмно, шляхом обробки командних кодів модуля програмою-завантажувачем, так і апаратно шляхом застосування індексування та базування команд завантажувального модуля та приведення зазначених у них відносних адрес до абсолютної форми.

Сучасні системиПрограмування дозволяють зручно переходити від одного етапу до іншого. Це здійснюється наявністю так званого інтегрованого середовища програмування, яке містить у собі текстовий редактор, компілятор, компонувальник, вбудований відладчик і в залежності від системи або її версії надає програмісту додаткові зручності для написання та налагодження програм.

Використання прикладних програмних середовищспрощує завдання виконання додатків, написаних для однієї ОС, в іншій . В основному прикладне середовище повинно включати функції інтерфейсу програмних запитів, а також засоби організації безконфліктного співіснування в рамках однієї ОС декількох способів управління ресурсами комп'ютера.

Прикладне середовище може бути реалізовано у вигляді звичайної програми, і тоді вона функціонує на рівні користувача.

Мал. 2.8. Прикладні програмні середовища, що транслюють системні виклики

В іншому варіанті реалізації багатьох прикладних середовищ операційна система має кілька рівноправних прикладних програмних інтерфейсів. У наведеному на рис. 2.9 прикладі операційна система підтримує програми, написані для OS1, OS2 та OS3. Для цього безпосередньо в просторі ядра системи розміщено прикладні програмні інтерфейси всіх цих ОС: API OS1, API OS2 та API OS3.

Функції кожного API реалізуються ядром з урахуванням специфіки відповідної ОС навіть якщо вони мають аналогічне призначення. Для того, щоб ядро могло вибрати потрібний варіант реалізації системного виклику, кожен процес повинен передавати в ядро набір ідентифікуючих характеристик.

Мал. 2.9. Реалізація сумісності на основі кількох рівноправних API

Висновки

· Все програмне забезпечення обчислювальної системи ділиться на прикладне (для вирішення завдань користувачів) та системне (для використання апаратури комп'ютера).

· Найпростіша структуризація ОС полягає у поділі всіх компонентів ОС на модулі, що виконують основні функції ОС (ядро), та модулі, що виконують допоміжні функції ОС. Допоміжні модулі ОС оформляються у вигляді додатків (утиліти та системні обробні програми), або у вигляді бібліотек процедур. Допоміжні модулі завантажуються в оперативну пам'ять тільки на час виконання своїх функцій, тобто транзитними. Модулі ядра постійно знаходяться в оперативної пам'ятітобто є резидентними.

· За наявності апаратної підтримки режимів з різними рівнями повноважень стійкість ОС може бути підвищена шляхом виконання функцій ядра у привілейованому режимі, а допоміжних модулів ОС та додатків – у користувальницькому. Це дає можливість захистити коди та дані ОС та додатків від несанкціонованого доступу. ОС може бути ролі арбітра у суперечках додатків за ресурси.

· Будь-яка ОС для вирішення своїх завдань взаємодіє з апаратними засобами комп'ютера, а саме: засобами підтримки привілейованого режиму та трансляції адрес, засобами перемикання процесів та захисту областей пам'яті, системою переривань та системним таймером. Це робить ОС машинно-залежною, прив'язаною до певної апаратної платформи.

· Мікроядерна архітектура є альтернативою класичному способу побудови операційної системи, відповідно до якого всі основні функції операційної системи, що становлять багатошарове ядро, виконуються в привілейованому режимі. У мікроядерних ОС у привілейованому режимі залишається працювати лише дуже невелика частина ОС , звана микроядром.Все інші високорівневі функції ядра оформляються як додатків, які працюють у режимі користувача.

· Прикладне програмне середовище - сукупність засобів ОС, призначена для організації виконання додатків, створених для однієї ОС, в іншій. Кожна ОС створює як мінімум одне прикладне програмне середовище. Проблема полягає у забезпеченні сумісності кількох програмних середовищ у межах однієї ОС.

Створення повноцінного прикладного середовища, повністю сумісного із середовищем іншої ОС, є досить складним завданням, тісно пов'язаним із структурою ОС. Існують різні варіанти побудови множинних прикладних середовищ, що відрізняються як особливостями архітектурних рішень, так і функціональними можливостями, що забезпечують різний ступінь переносимості додатків .

Багато версіях ОС UNIX транслятор прикладних середовищ реалізується як звичайного докладання. У ОС, побудованих з використанням мікроядерної концепції, таких як, наприклад, Windows NT або Workplace OS, прикладні середовища виконуються як серверів користувальницького режиму. А в OS/2 з її більш простою архітектурою засоби організації прикладних середовищ вбудовані глибоко в ОС. Один з найбільш очевидних варіантів реалізації множинних прикладних середовищ ґрунтується на стандартній багаторівневій структурі ОС .

Мал. 3.13. Прикладні програмні середовища, що транслюють системні виклики

На жаль, поведінка багатьох функцій, складових API однієї ОС, зазвичай, істотно відрізняється від поведінки відповідних функцій інший.

В іншому варіанті реалізації множинних прикладних середовищ ОС має кілька рівноправних прикладних програмних інтерфейсів. У наведеному на рис. 3.14 прикладі ОС підтримує програми, написані для OS1, OS2 та OS3. Для цього безпосередньо в просторі ядра системи розміщено прикладні програмні інтерфейси всіх цих ОС: API OS1, API OS2 та API OS3. У цьому варіанті функції рівня API звертаються до функцій нижчого рівня ОС, які повинні підтримувати всі три загальному випадку несумісні прикладні середовища.

У різних ОС по-різному здійснюється управління системним часом, використовується різний формат часу дня, виходячи з власних алгоритмів поділяється процесорний час тощо. буд. Функції кожного API реалізуються ядром з урахуванням специфіки відповідної ОС, навіть якщо вони мають аналогічне призначення. Наприклад, як вже було сказано, функція створення процесу працює по-різному для UNIX і OS/2. Аналогічно при завершенні процесу ядру також необхідно визначати, до якої ОС належить даний процес. Якщо цей процес був створений за запитом UNIX-додатка, то в ході його завершення ядро має надіслати батьківському процесу сигнал, як це робиться в ОС UNIX. А після завершення процесу OS/2, ядро має відзначити, що ідентифікатор процесу не може бути повторно використаний іншим процесом OS/2. Для того, щоб ядро могло вибрати потрібний варіант реалізації системного виклику, кожен процес повинен передавати в ядро набір ідентифікуючих характеристик.

Мал. 3.14.Реалізація сумісності на основі кількох рівноправних API

Ще один спосіб побудови множинних прикладних середовищ заснований на мікроядерному підході. У цьому дуже важливо відокремити базові, загальні всім прикладних середовищ, механізми ОС від специфічних кожної із прикладних середовищ високорівневих функцій, вирішальних стратегічні завдання.

Відповідно до мікроядерної архітектури всі функції ОС реалізуються мікроядром і серверами користувальницького режиму. Важливо, що кожне прикладне середовище оформляється у вигляді окремого сервера режиму користувача і не включає базових механізмів (рис. 3.15). Програми, використовуючи API, звертаються із системними викликами до відповідного прикладного середовища через мікроядро. Прикладне середовище обробляє запит, виконує його (можливо, звертаючись для цього за допомогою до базових функцій мікроядра) та надсилає додатку результат. У ході виконання запиту прикладного середовища доводиться, у свою чергу, звертатися до базових механізмів ОС, що реалізується мікроядром та іншими серверами ОС.

Такому підходу до конструювання множинних прикладних середовищ властиві всі переваги та недоліки мікроядерної архітектури, зокрема:

§ дуже просто можна додавати та виключати прикладні середовища, що є наслідком гарної розширюваності мікроядерних ОС;

§ надійність і стабільність виражаються в тому, що при відмові одного з прикладних середовищ всі інші зберігають працездатність;

§ низька продуктивністьмікроядерних ОС позначається швидкості роботи прикладних середовищ, отже, і швидкості виконання додатків.

Мал. 3.15. Мікроядерний підхід до реалізації множинних прикладних середовищ

Створення у межах однієї ОС кількох прикладних середовищ до виконання додатків різних ОС є шлях, який дозволяє мати єдину версію програми та переносити її між операційними системами. Множинні прикладні середовища забезпечують сумісність на двійковому рівні цієї ОС з додатками, написаними інших ОС. В результаті користувачі отримують більшу свободу вибору ОС та більш легкий доступ до якісного програмного забезпечення.

Висновки:

§ Найпростіша структуризація ОС полягає у поділі всіх компонентів ОС на модулі, що виконують основні функції ОС (ядро), та модулі, що виконують допоміжні функції ОС. Допоміжні модулі ОС оформляються у вигляді додатків (утиліти та системні обробні програми), або у вигляді бібліотек процедур. Допоміжні модулі завантажуються в оперативну пам'ять тільки на час виконання своїх функцій, тобто транзитними. Модулі ядра постійно знаходяться в оперативній пам'яті, тобто є резидентними.

§ За наявності апаратної підтримки режимів з різними рівнями повноважень стійкість ОС може бути підвищена шляхом виконання функцій ядра в привілейованому режимі, а допоміжних модулів ОС та додатків - у користувальницькому. Це дає можливість захистити коди та дані ОС та додатків від несанкціонованого доступу. ОС може бути ролі арбітра у суперечках додатків за ресурси.

§ Ядро, будучи структурним елементом ОС, своєю чергою, може бути логічно розкладено такі шари (починаючи з нижнього):

§ машинно-залежні компоненти ОС;

§ базові механізми ядра;

§ менеджери ресурсів;

§ інтерфейс системних викликів.

§ У багатошаровій системі кожен шар обслуговує вищерозташований шар, виконуючи для нього деякий набір функцій, які утворюють міжшаровий інтерфейс. На основі функцій нижчого шару наступний вгору по ієрархії шар будує свої функції - складніші і потужніші, які, у свою чергу, виявляються примітивами для створення ще потужніших функцій вищого шару. Багатошарова організація ОС значно спрощує розробку та модернізацію системи.

§ Будь-яка ОС для вирішення своїх завдань взаємодіє з апаратними засобами комп'ютера, а саме: засобами підтримки привілейованого режиму та трансляції адрес, засобами перемикання процесів та захисту областей пам'яті, системою переривань та системним таймером. Це робить ОС машинно-залежною, прив'язаною до певної апаратної платформи.

§ Переносність ОС може бути досягнута за дотримання наступних правил. По-перше, більша частина коду має бути написана мовою, транслятори якої є на всіх комп'ютерах, куди передбачається переносити систему. По-друге, обсяг машинно-залежних частин коду, які безпосередньо взаємодіють з апаратними засобами, має бути, по можливості, мінімізований. По-третє, апаратно-залежний код має бути надійно локалізований у кількох модулях.

§ Мікроядерна архітектура є альтернативою класичному способу побудови ОС, відповідно до якого всі основні функції ОС, що становлять багатошарове ядро, виконуються в привілейованому режимі. У мікроядерних ОС у привілейованому режимі залишається лише дуже невелика частина ОС, звана микроядром. Всі інші високорівневі функції ядра оформляються у вигляді додатків, що працюють у режимі користувача.

§ Мікроядерні ОС задовольняють більшості вимог, що висуваються до сучасних ОС, володіючи переносимістю, розширюваністю, надійністю та створюючи хороші передумови для підтримки розподілених додатків. За ці переваги доводиться сплачувати зниженням продуктивності, що є основним недоліком мікроядерної архітектури.

§ Прикладне програмне середовище - сукупність засобів ОС, призначена для організації виконання додатків, що використовують певну систему машинних команд, певний тип API та певний формат програми, що виконується. Кожна ОС створює як мінімум одне прикладне програмне середовище. Проблема полягає у забезпеченні сумісності кількох програмних середовищ у межах однієї ОС. При побудові багатьох прикладних середовищ використовують різні архітектурні рішення, концепції емуляції двійкового коду, трансляції API.

Завдання та вправи

1. Які із наведених нижче термінів є синонімами?

§ привілейований режим;

§ захищений режим;

§ режим супервізора;

§ користувальницький режим;

§ реальний режим;

§ режим ядра.

2. Чи можна, аналізуючи двійковий код програми, зробити висновок про неможливість її виконання в режимі користувача?

3. У чому полягають відмінності в роботі процесора в привілейованому та користувальницькому режимах?

4. В ідеалі мікроядерна архітектура ОС вимагає розміщення в мікроядрі тільки тих компонентів ОС, які не можуть виконуватися в режимі користувача. Що змушує розробників операційних систем відходити від цього принципу та розширювати ядро за рахунок перенесення до нього функцій, які могли б бути реалізовані у вигляді процесів-серверів?

5. Які етапи включає розробку варіанта мобільної ОС для нової апаратної платформи?

6. Опишіть порядок взаємодії програм з ОС, що має мікроядерну архітектуру.

7. Якими етапами відрізняється виконання системного виклику в мікроядерній ОС та ОС із монолітним ядром?

8. Чи може програма, емульована на «чужому» процесорі, виконуватися швидше, ніж на «рідному»?

Кілька прикладних програм, об'єднаних для вирішення одного завдання користувача, називають додатком або прикладним середовищем. Це графічні та текстові редактори, системи обробки електронних таблиць, системи управління базами даних, програми зв'язку та ін.

Прикладне середовище – це комп'ютерне середовище, яке формується прикладними програмами. Як зручні та широко поширені програмні програми для роботи з різними видами даних є прикладні програми Microsoft Office, створені для роботи в середовищі Windows. Важливою перевагою Windows – додатків є наочність. По-перше, всі інструменти середовища По-перше, всі інструменти середовища, що є у розпорядженні користувача, можуть бути графічно представлені у вигляді командних кнопок, розташованих на спеціальній панелі. Під інструментами розуміються команди основного меню, що дозволяють користувачеві робити дії над об'єктами прикладного середовища. На командних кнопках міститься графічне зображення інструмента. В даний час зображення на кнопках стандартизовані, тому можна говорити про спеціальну мову комп'ютерних позначень. Кожне середовище має набір стандартних інструментів, таких як Відкрити, Зберегти, Видалити, Скасувати, Копіювати, Вставити.Кнопки з цими інструментами розміщуються на панелі, що називається Стандартна панель. Але в прикладному середовищі є також свої специфічні інструменти. Для них також розроблено графічні зображення.

Багатозадачність.Ще однією відмінністю Windows-додатків є робота в багатозадачному режимі. На робочому столі можна одночасно відкрити відразу кілька документів, створених різними додатками. Можна одночасно редагувати малюнок, писати листа та проводити розрахунки. Проте слід уточнити поняття одночасності. Усі перелічені завдання можуть бути запущені виконання. Після запуску всі вони розміщуватимуться в оперативній пам'яті комп'ютера одночасно. Сам користувач не може одночасно задіяти той самий орган сприйняття інформації для двох різних завдань. Не можна, наприклад, читати текст та малювати одночасно. Органи зору людини, очі не пристосовані для цього. Відповідно, у таких випадках і з документами у середовищах людина працює послідовно, наприклад, спочатку малює, потім пише. Однак, якщо в кожному із завдань задіяні різні органи сприйняття інформації, то ці завдання можуть справді виконуватися одночасно. Наприклад, якщо запустити програму програвання лазерного диска і текстовий процесор, можна одночасно слухати музику і набирати текст, задіявши відповідно слух і зір.

Організація обміну даними.Іншою важливою особливістю прикладних середовищ Windows є можливість обміну даними між програмами. Системне середовище надає два різні способи для обміну даними між додатками: через буфер обміну та за технологією OLE.

Обмін через буфер дозволяє перемістити об'єкт документа на нове місце, або помістити на нове місце або в новий документ копію об'єкта. Обмін через буфер дозволяє передавати об'єкти та їх копії з документа до документа, не зберігаючи зв'язку з програмою, в якій цей об'єкт створювався.

Обмін через буфер проводиться у два етапи. На першому етапі в буфер міститься або сам об'єкт, або його копія. На другому етапі об'єкт із буфера вставляється у вибраний документ.

Технологія OLE, яку надає програмне середовище Windows, підтримує постійний контакт між прикладним середовищем, куди об'єкт впроваджується, та прикладним середовищем, де цей об'єкт був створений. Застосування технології OLE є ефективним у тих випадках, коли один і той же об'єкт використовується в різних документах. Наприклад, засобами текстового редактора створено емблему фірми. Потім, створюючи різні документи (довідку, лист, висновок акт тощо), можна використовувати цю емблему. Потім до емблеми було внесено зміни. У разі, якщо емблема поміщалася в документи через буфер обміну, доведеться вставляти їх у кожен документ заново. Якщо ж її було впроваджено за технологією OLE, то оновлення емблеми у всіх пов'язаних документах буде зроблено автоматично після редагування вихідного файлуз емблемою.

Створення складених документів.Організація обміну даними між прикладними середовищами забезпечує їхню інтеграцію. Під інтеграцією прикладних середовищ розуміється таке їхнє об'єднання, коли стає можливим спільне використання об'єктів кожного з цих середовищ. Наприклад, необхідно зробити довідку по групі співробітників відділу продажів та навести у довідці їхні фотографії. Основою звіту очевидно стане текстовий документ. Крім цього, є база даних по співробітникам, де проводиться пошук даних про працівників відділу продажів. Результат пошуку (вибірка) міститься у текстовий документ. Там же розміщуються фотографії. В результаті вийде текстовий документ, в якому, крім власних об'єктів, є вибірка з бази даних і фотографії. Такий документ називають складеним (інтегрованим).

Інтерфейс прикладного середовища. Програми, що працюють у Windows, мають дуже схожий графічний інтерфейс. Інтерфейси прикладних середовищ складаються з однотипних за призначенням елементів. В інтерфейсі кожної з них можна виділити чотири зони (рисунок 2.1):

Рядок заголовка прикладного середовища, де розміщуються інструменти управління віконним інтерфейсом програми та відображається ім'я середовища;

Зона управління, де розміщуються засоби управління додатком та документами;

Робоче поле, де розміщуються редаговані документи;

Довідкова зона, де розміщується інформація про режими роботи програми та підказки користувачеві.

Малюнок 2.1 - Структурні частини інтерфейсу програми

Всі програми, які створюються для Windows, мають стандартний віконний інтерфейс. Вони формуються однотипні довідкові зони і зони управління. Вигляд робочого поля змінюється залежно від призначення прикладного середовища.

При запуску будь-якого прикладного середовища на екран виводиться вікно програми, тобто самого середовища. Зазвичай усередині вікна програми відразу відкривається і вікно документа. Це може бути новий документ чи документ, який редагувався останнім. Якщо програма була викликана через запуск документа, саме цей документ і буде розміщуватися у вікні програми.

Інтерфейс прикладного середовища включає наступні елементи: рядок заголовка прикладного середовища, рядок основного меню, панелі інструментів, рядок введення та редагування, рядок стану.

Рядок заголовкавключає: кнопку системного меню, назва програми (наприклад Microsoft Excel), кнопку Згорнути, кнопку Розгорнути/Відновитита кнопку Закрити.

Основне менюприкладного середовища, так само як і будь-якої іншої Windows-програми, схоже на матрьошку. Розділи верхнього рівня позначені у рядку основного меню. У кожному з таких розділів команди більше низького рівняоб'єднані за своїм призначенням. Список цих команд відкривається у вигляді меню. Звернення до деяких із цих команд призводить у свою чергу до появи додаткового підменю ще нижчого рівня. Таким чином, за допомогою основного меню проводиться послідовний вибір необхідної керуючої команди та завдання всіх необхідних її виконання параметрів.

Панель інструментів(Піктографічне меню) містить встановлюваний користувачем набір кнопок (піктограм), призначених для більш швидкого (порівняно з багаторівневим меню) виклику керуючих команд, що входять до основного меню.

Інтерфейс табличного процесора і системи управління базами даних включає також рядок введення і редагування. Рядок введення та редагування відображає введені в поточний осередоктаблиці чи поле бази даних формули чи дані. У цьому рядку можна переглядати або редагувати вміст цієї комірки або поля, а також побачити саму формулу.

Рядок станумістить інформацію про режими роботи програми. Крім перерахованих, є група елементів, які можна умовно назвати допоміжною областю управління. До них відносяться: рядок заголовка вікна документа, створюваного додатком, а також смуги прокручування.

У рядку заголовкавікна документа вказується ім'я файлу документа, який можна редагувати вибраним додатком. Якщо вікно документа розгорнуто до максимального розміру, рядок заголовка документа поєднується з рядком заголовка прикладного середовища.

Смуги прокручуваннянеобхідні для перегляду тих областей документа, які Наразіне видно (на екрані у вікні документа видно лише його частину, яка називається робочим полем). Елемент інтерфейсу, що забезпечує вертикальне переміщення тексту, називається вертикальною смугою прокручування, а горизонтальне переміщення - горизонтальною смугою прокручування. Діють вони так само, як у будь-якому іншому вікні Windows.

Редагування документа. При роботі в прикладному середовищі часто виникає необхідність вносити зміни до раніше створених документів. За допомогою прикладних програм можна не лише створювати документи, як це було можливо на друкарській машинці, а й здійснювати подальші зміни, наприклад, вносити виправлення, усувати помилки, здійснювати пошук та заміну окремих значень. Усі операції, пов'язані із внесенням змін до документа та виправленням у ньому помилок, об'єднуються у загальне поняття – редагування. Редагування – процес внесення змін до документа.

Редагувати можна не лише текстові документи, а й таблиці, бази даних, малюнки. Наприклад, якщо діяльність пов'язана з виконанням розрахунків, немає необхідності перераховувати величезні таблиці. Достатньо змінити лише вихідні цифри, а перерахунок підсумків табличний процесор виконається самостійно.

При редагуванні необхідно:

1. Виділити об'єкт.

2. Виконати команду чи дії з редагування.

Виділення об'єкта.Перед тим, як здійснювати будь-які дії над об'єктами в документі, його необхідно виділити. Як правило, при відображенні виділених об'єктів на екрані колір об'єкта змінюється на протилежний або показується зовнішня межа об'єкта. Зазвичай об'єкти виділяються клацанням миші. Часто виникає необхідність виділити групу однотипних, розташованих поспіль об'єктів блоку, наприклад, словосполучення в реченні або кілька осередків у таблиці. У цьому випадку миша при натиснутій лівій клавіші протягується від першого об'єкта до останнього.

Форматування документа.Будь-який документ має бути оформлений красиво та професійно. Наприклад. створено таблицю, але вона настільки широка, що не міститься на сторінці. Потрібно або зменшити таблицю, або розгорнути сторінку. Кожне прикладне середовище має набір операцій, що дозволяють виконати зовнішнє оформлення документа відповідно до вимог, що пред'являються. Усі операції з оформлення всього документа загалом чи його об'єктів поєднуються загальним поняттям - форматування.

Форматування – процес подання зовнішнього виглядудокумента або окремих його об'єктів у потрібній формі.

При цьому слід враховувати, в якому середовищі створювався об'єкт, оскільки це визначить інструментарій роботи, що використовується.

Характеристика інструментів прикладного середовища.Працюючи на комп'ютері з тим чи іншим документом, людина використовує як інструменти прикладні програми, що формують це прикладне середовище. Кожне прикладне середовище має інструменти, які забезпечують роботу користувача з документом. Працювати з цими інструментами можна, використовуючи кнопки на панелі інструментів або команди різних меню. Інструменти прикладного середовища- всі засоби впливу прикладного середовища на об'єкти документа та сам документ.

Інструменти різняться між собою, насамперед, за призначенням. Наприклад, одні інструменти призначені для роботи з файлами, інші для обробки даних у додатку. Керування всіма інструментами прикладного середовища здійснюється за допомогою команд основного меню. Назви цих команд зазвичай збігаються із назвами відповідних інструментів. Команди за призначенням об'єднані в групи, які називаються пунктами меню (наприклад, пункти Файл, Редагування, Вставка, Сервіс). Пункти меню утворюють верхній рівеньосновного меню (рис. 2.2).

Рисунок 2.2 – Основне меню прикладного середовища

Таке меню називається багаторівневим, оскільки містить команди, об'єднані за призначенням групи. Кожна група розкривається клацанням миші за назвою. Після цього можна переходити на наступний рівень меню і вибрати потрібну команду з групи. У ряді випадків відкривається підменю нижчого рівня. На самому нижньому рівні часто буває необхідно уточнити параметри команди, вказавши необхідні значення у діалоговому вікні. На малюнку наведено лише ті імена меню, які є спільними для всіх програм.

Файл.Цей пункт меню об'єднує команди для роботи з файлами та документами загалом. З його допомогою можна створити новий файл, відкрити існуючий, зберегти файл, що редагується, або його копію під іншим ім'ям та/або в іншому місці, встановити параметри сторінки, вивести редагований файл на друк.

Документ, що створюється прикладним середовищем, може бути в різних формах:

В екранній формі, тобто у вигляді відображеного на екрані монітора документа з впровадженими об'єктами;

У формі твердої копії, тобто у вигляді роздруківки створеного документа на принтері;

В електронній формі – у вигляді файлу, збереженого на диску.

Результат роботи з будь-якою прикладною програмою обов'язково має бути збережений у файлі на диску. Без цього неможливе ні продовження роботи, ні передача створеного документа на інший комп'ютер.

Виправлення.Зазвичай, список команд цього пункту відкриває команда просування вперед або назад. Цей розділ меню також включає команди редагування вмісту об'єктів документа. Незважаючи на те, що для кожного прикладного середовища ці об'єкти різні, загальний для прикладного середовища механізм обміну даними дозволяє застосовувати однотипні операції для всіх об'єктів. Для копіювання та переміщення різних об'єктів, як уже говорилося, використовується буфер обміну або технологія OLE. З їхньою допомогою можна здійснювати інтеграцію даних різних прикладних середовищ.

Слід зазначити, що цей механізм дозволяє здійснювати обмін даними у межах одного документа, а й між різними прикладними середовищами.

Вставлення.У цьому розділі меню згруповані команди, призначені для виконання дій зі вставки (впровадження) у документ різних об'єктів, створених у будь-якому прикладному середовищі.

Формат.Цей пункт меню містить команди, за допомогою яких виконується форматування об'єктів документа, створених у даному додатку. Зазвичай імена команд збігаються з назвами об'єктів, які потрібно форматувати: Осередки..., Рядки, Стовпці, Шрифт..., Абзац... і т.д.

Крім команд форматування конкретних об'єктів, тут же знаходяться команди, що визначають стилі та автоформат.

Під стилемрозуміється сукупність параметрів форматування об'єкта документа. Автоформат визначає параметри форматування для всіх об'єктів документа та всього документа в цілому.

Перегляд.Цей пункт меню призначений для вибору різних способіввідображення документа на екрані, налаштування виведення на екран використовуваних інструментів, додавання колонтитулів, зміни масштабу відображення документа на екрані тощо.

Сервіс. Це меню забезпечує додаткові можливостіприкладного середовища. Надання цих можливостей забезпечується запуском виконання допоміжних програм прикладного середовища, наприклад, програми перевірки орфографії. Ця програма може використовуватися не тільки текстовим редактором, але й іншими програмами Windows.

Іншим прикладом може бути адресна книга. Ця програма зберігає дані людей, з якими вам часто доводиться мати справу. Вона може бути використана для пересилання вашого документа на адресу, що зберігається в адресній книзі або для вставки звернення до документа, призначеного для конкретної особи.

Вікно.До цього меню слід звертатися за одночасної роботи з кількома документами в різних вікнахдля їх настоянки та переходу з одного вікна в інше.

Довідка. Цей пункт меню використовується для отримання допомоги по всіх інструментах поточного прикладного середовища.

Планування діяльності та підтримка комунікацій

Програма Microsoft Outlook призначена для організації документів та планування завдань, у тому числі для надсилання пошти, планування зустрічей, подій та зборів, ведення списку контактів та списку завдань, а також обліку всіх виконаних робіт.

Програмне середовище Microsoft Outlook прийшло на зміну різноманітним видам блокнотів та записників, які використовували керівники та секретарі для організації своєї роботи. Так, для зберігання відомостей про різних людей та організацій використовувалися телефонні книжки, для планування щоденних зустрічей та справ – тижневики, для тимчасових записів – блокноти для нотаток. Крім перелічених видів блокнотів складалися плани роботи однією тиждень, однією місяць, рік і т. буд.

Інформація організована у вигляді папок, які за призначенням аналогічні своїм паперовим попередникам. Середовище Outlook можуть використовувати і керівник, і секретар та інші співробітники.

На малюнку 2.3 представлено головне вікно програмного середовища Outlook. У лівій частині вікна знаходиться панель Outlook, де розташовані основні об'єкти, з якими працює середовище. Об'єкти є папки з інформацією певного виду. Ці об'єкти згруповані в групи: Outlook, Пошта, Інші папки. Основними елементами інформації, з якими працює середовище Outlook, є папки Контакти, Календар, Завдання, Нотатки, Щоденник.

Папка Контакти є сховищем відомостей та даних про людей, з якими організація підтримує ділові та особисті стосунки. Ці люди може бути як співробітниками цієї організації, і працівниками інших фірм. В папці Контактиможуть зберігатися: адреса електронної пошти, Поштова адреса, кілька номерів телефонів та інші відомості, що стосуються контактній особі, наприклад, день народження чи річниця будь-якої події. На основі папки Контактиформується Адресна книга для надсилання електронної пошти.

Рисунок 2.3 – Вікно програми Outlook

Серед Outlook всі заходи поділяються на кілька груп: зустрічі, збори, події, завдання, телефонні дзвінки (рисунок 2.4).

Зустрічі- це заходи, котрим резервується час у календарі. На зустріч ніхто не запрошується, для них не залучаються жодні ресурси. Під ресурсами розуміється виділення спеціального приміщення, тимчасові витрати, пов'язані з підготовкою, матеріальні витрати.

Збори- це зустріч із запрошенням осіб чи залученням ресурсів. Подія- це захід на весь день, на який можуть запрошуватись або не запрошуватись інші люди. У середовищі Outlook для планування зустрічей, зборів та подій та встановлення часу їх проведення призначено папку Календар.

Рисунок 2.4 – Види заходів

Завдання– це справа, яку треба виконати до певного терміну, пов'язану із значними часовими витратами.

Для опису відомостей про завдання та організацію вирішення завдань використовується папка Завдання.

Телефонний дзвінок -захід, пов'язаний з вирішенням питань по телефону та не потребує безпосереднього контакту.

Телефонні дзвінки, а також вся робота зі створення та обробки різних документів на комп'ютері фіксується в папці Щоденник.

Представлена система папок дозволяє діловій людиніорганізувати планування свого робочого дня та відстежувати тимчасові витрати на виконання роботи.

Інша група папок, що включає папки Вхідні, Вихідні, Чернетки та Надісланіпризначена для організації обміну електронною поштою з партнерами по роботі.

Основними інформаційними елементамицих папок є повідомлення. Повідомлення- документ, відправлений або отриманий за електронній пошті. Папка Вхідніпризначена для отримання повідомлень. Папки Вихідніі Чернеткипризначені для підготовки повідомлень до надсилання. Папка Надісланіпризначена для збереження надісланих повідомлень.

Основними діями, які можна виконувати над елементами в середовищі Outlook, є:

Створити;

Встановити та змінити параметри;

Виділити, скопіювати, вставити копію, видалити;

Позначити як виконаний;

Переслати іншій особі;

Прикріпити документ;

Зв'язати із контактом.

Прикладне програмне середовище схеми. Лекція: Методи реалізації прикладних програмних середовищ. Прикладні програми це

Вступ

Прикладне програмне забезпечення