Научно-методические основы изучения темы «Прикладное программное обеспечение» в профильном курсе информатики

     Важным  классом системных программ являются драйверы (Drivers). Они расширяют возможности  операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода компьютера (клавиатурой, жёстким диском, мышью, модемом и  т.д.), оперативной памятью  и т.д. С помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющегося оборудования. Например, если установить специальный драйвер для мыши, то будет функционировать третья кнопка (средняя), до установки этого драйвера, эта кнопка будет служить простым украшением.

     Архиваторы  – программы, позволяющие за счёт применения специальных методов  «упаковки» информации сжимать её на дисках, т.е. создавать копии файлов гораздо меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл. Одним из лучших мировых архиваторов является Win RAR, поскольку он универсален: ему подвластны не только банальные arj, rar и zip-архивы, но и целый ряд экзотических форматов. Кроме того, присутствует и  некоторая доля патриотизма, ведь rar-архиватор впервые создал российский разработчик. [5]

     Инструментарий  технологии программирования.

     Локальные средства - алгоритмические языки программирования и их компиляторы.  Как правило, они представляют собой систему программирования. Современные системы программирования для персональных компьютеров обычно предоставляют пользователю весьма мощные и удобные средства для разработки программ. В них входят:

• компилятор, осуществляющий преобразование программ на языке программирования в программу в машинных кодах, или интерпретатор, осуществляющий непосредственное выполнение текста программы на языке программирования высокого уровня;
• библиотеки подпрограмм, содержащие заранее подготовленные подпрограммы, которыми могут пользоваться программисты;
• различные вспомогательные программы, например отладчики, программы для получения перекрёстных ссылок и т.д.

     Для популярных языков программирования на ПК существует множество систем программирования. Естественно, что программисты предпочитают те системы, которые легки в использовании, позволяют получить эффективные программы, имеют богатые библиотеки функций (подпрограмм). В качестве примеров таких систем можно назвать Turbo Pascal,   Borland C++ Builder, Delphi, Visual FoxPro и много других, в основном, визуальных систем программирования.

     Средства CASE-технологии – относительно новое, сформировавшееся на рубеже 80-х г.г. направление. Массовое применение затруднено крайне высокой стоимостью и предъявляемым требованиям к оборудованию рабочего места разработчика. CASE-технология – программный комплекс, автоматизирующий весь технологический процесс анализа, проектирования, разработки и сопровождения сложных программных систем. Средства CASE-технологии делятся на две группы:

     - встроенные в систему реализации – все решения по проектированию и реализации привязаны к выбранной СУБД;

     -  независимые системы от реализации – все решения поп проектированию ориентированы на унификацию начальных этапов жизненного цикла и средств их документирования, обеспечивает большую гибкость в выборе систем реализации.

     Основное  достоинство данной технологии –  поддержка коллективной работы над  проектом за счёт возможности работы в локальной сети разработчиков, экспорта/импорта любых фрагментов проекта, организационного управления проектом. Некоторые CASE-технологии ориентированы только на системных проектировщиков и предоставляют специальные графические средства для изображения различного вида моделей:

     - диаграмму потоков данных совместно со словарями данных и спецификациями процессов;

     - диаграмму «сущность-связь», являющуюся инфологической моделью предметной области;

     - диаграмму переходов состояний, учитывающую события и реакцию на них системы  обработки данных. [4]

    Прикладное  программное обеспечение.

    Прикладные  программы предназначены для  того, чтобы обеспечить применение вычислительной техники в различных  сферах деятельности человека. Помимо создания новых программных продуктов разработчики прикладных программ большие усилия тратят на совершенствование и модернизацию популярных систем, создание их новых версий. Новые версии, как правило, поддерживают старые, сохраняя преемственность, и включают в себя базовый минимум (стандарт) возможностей.

    Один  из возможных вариантов классификации  программных средств (ПС), составляющих прикладное программное обеспечение (ППО) отражен на рисунке: 

Инструментальные  программные средства общего назначения

     Несмотря  на широкие возможности использования компьютеров для обработки самой разной информации, самыми популярными являются программы, предназначенные для работы с текстами - текстовые редакторы и издательские системы. Текстовыми редакторами называют программы для ввода, обработки, хранения и печатания текстовой информации в удобном для пользователя виде. Эксперты оценивают использование компьютера в качестве печатающей машинки в 80%.

     Большую популярность приобрели программы  обработки графической информации. Компьютерная графика в настоящее время является одной из самых динамично развивающихся областей программного обеспечения. Она включает в себя ввод, обработку и вывод графической информации - чертежей, рисунков, картин, текстов и т.д. - средствами компьютерной техники. Различные типы графических систем позволяют быстро строить изображения, вводить иллюстрации с помощью сканера или видеокамеры, создавать анимационные ролики.

     Графические редакторы позволяют пользоваться различным инструментарием художника, стандартными библиотеками изображений, наборами стандартных шрифтов, редактированием изображений, копированием и перемещением фрагментов по страницам экрана и др. Для выполнения расчетов и дальнейшей обработки числовой информации существуют специальные программы - электронные таблицы. В процессе деятельности любого специалиста часто требуется представить результаты работы в виде таблиц, где одна часть полей занята исходными данными, а другая -. результатами вычислений и графического анализа. Характерными для них является большой объем перерабатываемой информации, необходимость многократных расчетов при изменении исходных данных. Автоматизацией подобной рутинной работы и занимаются электронные таблицы.

     Одним из наиболее перспективных направлений  развития вычислительной техники является создание специальных аппаратных средств  для хранения гигантских массивов информационных данных, и последующей нечисловой обработки их -поиска и сортировки. Для компьютерной обработки подобных баз данных используют системы управления базами данных. СУБД - это набор средств программного обеспечения, необходимых для создания, обработки и вывода записей баз данных. Различают несколько типов СУБД: иерархические, сетевые, реляционные. При работе с СУБД выделяют несколько последовательных этапов:

• проектирование базы данных;

• создание структуры базы данных;

• заполнение базы данных;

• просмотр и редактирование базы данных;

• сортировку базы данных;

• поиск  необходимой записи;

• выборку информации;

• создание отчетов.

     Как правило, большинство популярных систем управления базами данных поддерживают эти этапы и предоставляют  удобный инструментарий для их реализации.

     Желание объединить функции различных прикладных программ в единую систему привело к созданию интегрированных систем. Универсальные интегрированные системы разрабатывались по принципу единой системы, содержащей в качестве элементов текстовые и графические редакторы, электронные таблицы и систему управления базами данных. Примеры: Framework, Works, Мастер. Современная концепция интеграции программных средств - кооперация отдельных прикладных программных систем по типу широко известного пакета MicroSoft Office. Сами системы, входящие в пакет, являются независимыми, более того, они сами представляют локально интегрированный пакет, поскольку помимо основной своей задачи поддерживают функции других систем. Например, текстовый редактор Word обладает возможностью манипулировать с электронными таблицами и базами данных, а в электронной таблице Excel встроен мощный текстовый редактор. Для сопряжения информационных данных из различных программных систем в них предусматривают импорт-экспортную систему обмена с перекодировкой форматов представления данных.

Инструментальные  программные средства специального назначения

     Разработчики  создают специальные программные  системы целевого назначения для  специалистов в некоторой предметной области. Такие программы называют авторскими инструментальными системами. Авторская система представляет интегрированную среду с заданной интерфейсной оболочкой, которую пользователь может наполнить информационным содержанием своей предметной области.

     Экспертная  система - это программа, которая  ведет себя подобно эксперту в  некоторой узкой прикладной области. Экспертные системы призваны решать задачи с неопределенностью и неполными исходными данными, требующие для своего решения экспертных знаний.

 Кроме того, эти системы должны уметь  объяснять свое поведение и свое решение.

    Принципиальным  отличием экспертных систем от других программ является их адаптивность, т.е. изменчивость в процессе самообучения.

 Принято выделять в экспертных системах три  основных модуля:

 • модуль базы знаний;

 • модуль логического вывода;

 • интерфейс  с пользователем.

     Экспертные  системы, являющиеся основой искусственного интеллекта, получили широкое распространение в науке (классификация животных и растений по видам, химический анализ), в медицине (постановка диагноза, анализ электрокардиограмм, определение методов лечения), в технике (поиск неисправностей в технических устройствах, слежение за полетом космических кораблей и спутников), в политологии и социологии, криминалистике, лингвистике и т.д.

     В последнее время широкую популярность получили программы обработки гипертекстовой информации. Гипертекст – это форма организации текстового материала не в линейной последовательности, а в форме указании возможных переходов (ссылок), связей между отдельными его фрагментами. В обычном тексте используется обычный линейный принцип размещения информации и доступ к нему осуществляется последовательно. В гипертекстовых системах информация напоминает текст энциклопедии, и доступ к любому выделенному фрагменту текста осуществляется произвольно по ссылке. Организация информации в гипертекстовой форме используется при создании справочных пособий, словарей, контекстной помощи (Help) в прикладных программах.

     Расширение  концепции гипертекста на графическую  и звуковую информацию приводит к  понятию гипермедиа. Идеи гипермедиа получили распространение в сетевых  технологиях, в частности в Интернет-технологиях. Технология WWW (World Wide Web) позволила структурировать громадные мировые информационные ресурсы посредством гипертекстовых ссылок. Появились программные средства, позволяющие создавать подобные Web-странички. Стали развиваться механизмы поиска нужной информации в лабиринте информационных потоков. Популярными поисковыми средствами в Интернет являются Yahoo, AltaVista, Magellan, Rambler и др.

     Мультимедиа (multimedia) - это взаимодействие визуальных и аудиоэффектов под управлением интерактивного программного обеспечения. Появление и широкое распространение компакт-дисков (CD-ROM) сделало эффективным использование мультимедиа в рекламной и информационной службе, сетевых телекоммуникационных технологиях, обучении.

     Мультимедийные игровые и обучающие системы начинают вытеснять традиционные “бумажные библиотеки”. Сегодня в библиотеках CD-ROM можно “гулять” по музеям, Московскому Кремлю и т.д. с помощью “электронного путеводителя”.