Прикладное программное обеспечение
Прикладное программное обеспечение (ППО) можно разделить на следующие классы:
ППО универсального назначения
ППО универсального назначения предназначено для решения задач, не зависящих от специфики конкретной предметной области. К нему относятся:
Все перечисленные классы программ принципиально могут быть применены в любых сферах человеческой деятельности, но ориентированы на решение определенных классов задач. Имеющиеся у них функции могут в той или иной степени пересекаться. Например, те или иные средства обработки текстов и графических данных имеются практически во всех программах перечисленных классов. Но они ориентированы на решение специфических задач, решаемых конкретным классом программ.
Офисные программные средства общего назначения
Предназначены для выполнения наиболее типовых функций офисной работы: подготовки документов, выполнения расчетов, планирования рабочего времени, ведения и организации доступа к различным источникам информации и т.д. Сюда относят:
Программы обработки текстов - предназначены для формирования и просмотра слабоструктурированных документов, основным содержимым которых является текстовая информация. Подробно рассматривались в соответствующей лекции.
Табличные процессоры - программы, обеспечивающие выполнение расчета взаимозависимых показателей по определенной совокупности данных на основе заданных пользователем формул.
Наиболее полнофункциональным табличным процессором является MS Excel. Примерно схожими возможностями обладают табличные процессоры Quattro Pro из комплекта Corel Office, Lotus 1-2-3, Gnumeric для ОС Linux, а также табличные процессоры из комплектов Sun Star Office и Open Office. Несколько менее мощные табличные процессоры входят в состав пакетов программ MS Works и Lexicon XL.
Программы планирования рабочего времени (органайзеры) - предназначены для ведения списка дел, распорядка мероприятий, базы данных контактной информации. Могут оповещать пользователя о наступлении/приближении заданных событий, имеют средства коллективной работы для согласования дат/времени проведения совместных мероприятий с учетом распорядка всех его участников. Наиболее популярной разработкой такого рода является MS Outlook. В пакеты программ Corel Office, Sun Star Office и Open Office также входят органайзеры с возможностями, сопоставимыми с MS Outlook.
Программы сопровождения публичных выступлений - предназначены для создания и демонстрации упорядоченных последовательностей слайдов, содержащих иллюстративный материал к выступлению докадчика. Наиболее популярной разработкой такого рода является MS Power Point. В пакеты программ Corel Office, Sun Star Office и Open Office также входят органайзеры с возможностями, сопоставимыми с MS Power Point.
Системы управления базами данных - программы ведения, организации доступа и обработки массивов структурированных данных. Подробно рассматривались в соответствующей лекции. К офисным программным средствам общего назначения относят, прежде всего, так называемые настольные или персональные СУБД. Серверные СУБД следует рассматривать как вспомогательное (обслуживающее, обеспечивающее ПО).
Телекоммуникационные программы - программы организации взаимодействия с удаленными компьютерными системами. Например, большинство программ для работы с Интернет следует относить к телекоммуникационным программам. Многие из них (программы просмотра Web-сайтов) имеют развитые средства просмотра слабоструктурированных документов, а почтовые программы содержат еще и развитые средства их редактирования. В целом же программы просмотра Интернет и почтовые программы следовало бы в большей степени относить к программам обработки текстов.
Средства деловой графики - предназначены для создания и редактирования различного рода диаграмм, схем, графических изображений, географических карт. Часто входят в состав текстовых и табличных процессоров, но могут иметь и самостоятельное значение.
Часто к офисным программным средствам общего назначения относят программы распознавания символов и системы автоматического перевода. Первые обеспечивают перевод считанных сканером текстов в формат, пригодный для обработки текстовыми процессорами, а вторые - автоматизированный перевод текстов с одних языков на другие. Обычно они тесно интегрированы с текстовыми процессорами.
Современные офисные программные средства общего назначения часто включают различные инструменты для создания и выполнения так называемых макросов - программ, обеспечивающих автоматизацию исполнения многошаговых процедур обработки данных. Наиболее подвинутые средства разработки, отладки и исполнения макросов вполне можно считать специфическими системами программирования, встроенными в конкретные офисные программные средства. Стандартным средством такого рода является VBA (Visual Basic for Applications). Он поддерживается не только в пакете программ MS Office, но в определенной степени и в офисных пакетах Sun Star Office и Open Office.
Различные офисные программы общего назначения обычно объединяются в интегрированные офисные пакеты программ. Интегрированными они называются во многом потому, что все входящие в них программы имеют развитые средства взаимодействия друг с другом.
Наиболее популярным и полнофункциональным интегрированным офисным пакетом программ на текущий момент является MS Office. Однако существуют и серьезные альтернативы ему - Sun Star Office и Open Office. В целом, они обладают схожими возможностями, уступая лишь в некоторых нечасто востребуемых функциях. При этом легальная версия пакета Sun Star Office стоит существенно дешевле MS Office, а пакет Open Office вообще является свободно распространяемым.
Существуют различные варианты поставки и способы комплектации интегрированных офисных пакетов программ. Наиболее типовой набор программ, входящих в интегрированный офисный пакет (стандартная поставка) включает текстовый и табличный процессоры, органайзер, программу сопровождения публичных выступлений, средства деловой графики. В профессиональный комплект дополнительно к этому набору включается настольная СУБД, а в так называемые комплекты для разработчика - еще и дополнительные инструменты для разработки макросов.
В зависимости от варианта комплектации интегрированных офисных пакетов в них могут входить и другие специализированные программы. Например, в пакет MS Office XP, помимо Word, Excel, Power Point, Outlook и Access входят такие программы, как FrontPage (предназначена для создания и администрирования сложных веб-сайтов), Visio (универсальное средство черчения и построения диаграмм для технических специалистов и специалистов в области бизнеса), Publisher (издательская система), Project (программа управления проектами), Data Analyzer (средства анализа деловой информации).
Информационно-поисковые системы
Информационно-поисковая система
(ИПС) - система, предназначенная для поиска и представления пользователю сведений из специальным образом организованных информационных массивов.В отличие от универсальных СУБД, предназначенных для создания и ведения баз данных универсальной структуры, ИПС обычно рассчитаны на обслуживание специализированных баз данных. Они могут использовать или не использовать конкретные СУБД. Следует различать оболочки ИПС - программы доступа к специально структурированным информационным массивам, которые могут хранить информацию произвольной предметной области, и специализированные ИПС, включающие, помимо программной оболочки, наборы информационных массивов, содержащие подборки документов конкретной предметной области. Оболочку ИПС следует относить к универсальному ППО, а специализированную ИПС - к специализированному ППО (см. ПО поддержки решения задач в конкретной предметной области).
Например, программные оболочки правовых баз данных "Гарант" и "Консультант-Плюс" - универсальное ППО, которое, в принципе, позволяет вести информационные массивы любой предметной области. Однако в наибольшей степени они приспособлены именно для организации доступа к правовой информации.
Массовыми информационно-поисковыми системами являются универсальные и специализированные мультимедиа-энциклопедии.
Мультимедиа-энциклопедии - это специальные программные оболочки и информационные подборки, обеспечивающие хранение и доступ к большим объемам сведений по разным темам. Универсальные мультимедиа-энциклопедии часто основываются на том или ином энциклопедическом словаре или полной энциклопедии, но дополняют тексты системой гипертекстовых ссылок, изображениями, музыльными и видеофрагментами.
Часто ИПС делят на документальные и фактографические. Документальные ИПС выдают только перечни документов, по заданным пользователем формальным критериям поиска. Фактографические ИПС решают задачу поиска в информационных массивах интересующих пользователя сведений (фактов). Здесь используются различные механизмы интеллектуального анализа текстовых данных, которые позволяют автоматически анализировать массивы текстовых данных с целью отбора сведений, наиболее соответствующих пользовательскому запросу. Анализ смысловой близости текстов в простейшем случае производится по статистике наличия в них определенных слов и словесных комбинаций в произвольных словоформах. Наиболее распространенными программами такого рода являются поисковые системы Интернет. Некоторые программы позволяют проводить еще и анализ смысловой близости текстов по статистике появления близких к заданным словам и фразам понятий (Galaktika-ZOOM). Есть программы, которые позволяют составлять аннотации к тексту – краткое описание содержания объемного текста.
Системы управления документооборотом
Предназначены для систематизации, поиска и управления доступом к массивам разнородных слабоструктурированных документов (Lotus Notes, FileNet, Documentum, Евфрат). Позволяют систематизировать и осуществлять поиск документов и их совокупностей по нескольким различным признакам. Документы могут храниться на разных компьютерах локальной или глобальной сети, использующих разные операционные и файловые системы.
Системы автоматизированного проектирования
Предназначены для решения задач проектирования изделий или архитектурных сооружений. Имеют средства создания, редактирования и печати чертежей, моделирования сложных двух- и трехмерных объектов, позволяют выполнять сложные инженерные расчеты. Наиболее популярными программами данного класса являются разработки фирмы Autodesk.
ПО решения задач прикладной математики и статистики
Реализуют методы прикладной математики (MatLab, Matematica и др.) и математической статистики (SPSS, Statistica и др.). Некоторые математические пакеты позволяют выполнять не только численное решение задач, но и символьные операции над формулами (дифференцирование, интегрирование, алгебраические преобразования).
ПО обработки графических, аудио- и видеоданных
Программы данного класса позволяют просматривать/прослушивать, создавать, редактировать и осуществлять конвертацию форматов графических, аудио- и видеоданных. Существует множество программ для просмотра мультимедиа-данных. Наиболее распространенными и известными программами просмотра мультимедиа-файлов являются Windows Media Player (воспроизведение файлов любого типа), WinAmp (воспроизведение музыкальных файлов), Irfan View (просмотр графических файлов).
Создание мультимедиа-файлов возможно как в ручном режиме, так и автоматически, путем ввода в компьютер аналоговых данных и их оцифровки. Ручной ввод мультимедиа-данных осуществляется графическими и музыкальными редакторами, а автоматический - считыванием их со сканера и цифровых фотокамер (рисунки, фотографии), звуковоспроизводящей аппаратуры (аудиоданные), видеомагнитофона или видеокамеры (видеоданные) под управлением специальных программ, обеспечивающих ввод и оцифровку (если нужно) входящего сигнала.
Для обработки мультимедиа-данных также существует множество программ. Для работы с растровой графикой наиболее мощными пакетами являются Adobe Photoshop, Corel Photopaint, Gimp; для редактирования музыкальных файлов - Cool Edit и Sound Forge; для редактирования видео - Adobe Premiere и Pinnacle Studio.
Еще одной важной разновидностью ПО обработки мультимедиа-данных являются разнообразные программы конвертирования форматов. Конвертирование форматов графических данных обычно производится непосредственно графическими редакторами. Существует множество программ для конвертирования форматов музыкальных файлов. Одной из наиболее популярных программ конвертирования форматов видеоданных является свободно распространяемая программа VirtualDub.
ПО управления знаниями
ПО управления знаниями - это широкий класс программных средств, реализующих функции искусственного интеллекта. Наиболее востребованными на текущий момент являются:
OLAP-системы (OnLine Analitical Processing) предназначены для организации произвольных выборок из специально организованных массивов данных, группирования и визуализации выбранных данных в соответствии с указанными пользователем критериями и правилами. В отличие от СУБД, при их использовании пользователю не надо составлять запросы, поскольку здесь реализуются специальные интерфейсы манипулирования данными и настройки способов их представления. Простейшим примером OLAP-системы является средство “сводные таблицы” Excel. Однако существуют и более мощные инструменты организации выборок и визуализации данных. Они бывают необходимы для организации доступа к очень большим массивам данных, хранящимся в БД. Для ускорения доступа к очень большим БД, необходимые данные могут быть предварительно выбраны из БД и сгруппированы в так называемый “многомерный куб” - структуру, специально оптимизированную для выполнения анализа.
Data mining - это процесс автоматического выделения ранее неизвестной информации из больших баз данных. Системы Data mining позволяют автоматически формулировать гипотезы о наличии определенных взаимосвязей между данными. В основе систем Data Mining лежит математический аппарат, базирующийся на алгоритмах систем искусственного интеллекта (статистические методы, генетические алгоритмы, нейронные сети, алгоритмы распознавания образов и др.).
Системы программирования
Система программирования
- совокупность программных средств и методических материалов, обеспечивающих разработку и подготовку к выполнению программ на определенном языке программирования.Основными компонентами системы программирования являются:
Интегрированная среда программирования (IDE - Integrated Developer System) помимо системы программирования включает:
Язык программирования - система обозначений, используемых для описания данных и правил их обработки.
Технологический процесс разработки программ включает следующие этапы:
Практически все этапы технологического процесса исполнения программ могут выполняться многократно.
Процесс преобразования исходного текста программы в исполняемый код называется трансляцией программы.
Трансляция - процесс преобразования исходного текста программы в код, приспособленный для исполнения на ЭВМ.
В зависимости от используемой системы программирования, трансляция может осуществляться по-разному. Различают системы программирования компилирующего и интерпретирующего типа.
В системах компилирующего типа программа сначала полностью транслируется в промежуточный код, а потом исполняется. В системах интерпретирующего типа каждый фрагмент программы сначала транслируется, а потом тут же исполняется.
Компилятор - программа, обеспечивающая перевод исходного текста программы в промежуточный двоичный код.
Это может быть машинный код, привязанный к конкретной программно-аппаратной платформе или промежуточный код, интерпретируемый исполнительной системой при выполнении программы в конкретной программно-аппаратной среде.
Например, компиляторы систем программирования Visual C++ и Delphi формируют машинный код в виде *.exe файла, который может непосредственно исполняться в среде Windows. Компилятор языка Java порождает так называемый промежуточный "байт-код", который не может непосредственно исполняться в среде ОС. Для его исполнения на компьютере должна быть установлена так называемая виртуальная машина Java.
Интерпретатор - программа, обеспечивающая пошаговую трансляцию и выполнение исходного текста программы или созданного на его основе промежуточного кода в среде конкретной программно-аппаратной платформы.
"Чистые" интерпретаторы выполняют пошаговую трансляцию и выполнение программы (JavaScript, qBasic, VBA).
Интерпретаторы псевдокода выполняют интерпретацию заранее составленного псевдокода (Java).
Некоторые системы программирования, например, Visual Basic позволяют выполнять программу как в режиме интерпретации, так и создавать исполняемые файлы.
Специализированное ППО
Специализированное ППО предназначено для решения задач, возникающих в конкретной сфере человеческой деятельности. Сюда относится:
ПО управления сложными техническими устройствами и технологическими процессами функционирует во многом автономно от воли человека, автоматически вырабатывая команды, управляющие конкретными устройствами в зависимости от их состояния, фиксируемого датчиками. Роль человека при использовании такого ПО сводится, главным образом, к функциям диспетчирования, слежения за состоянием протекаемого процесса. Вмешательство производится только в том случае, когда нормальное течение процесса нарушается, и значения его автоматически контролируемых параметров выходят за нормальные рамки. Сюда относится ПО бортовых компьютеров самолетов, автомобилей и других транспортных средств, управления технологическими процессами в производстве и т.д.
ПО поддержки решения задач в конкретной предметной области обеспечивает автоматизированную обработку данных применительно к определенной сфере человеческой деятельности при непосредственном вмешательстве человека. Технологический процесс при их использовании организован таким образом, что инициатором выполнения основных процедур обработки данных выступает человек, а программное обеспечение реализует только массовые рутинные операции.
ППО поддержки решения задач в конкретной предметной области может включать различные компоненты, типичные для ППО универсального назначения: средства, предназначенные для редактирования текстов и графики, работы с электронными таблицами, управления документооборотом, программирования, решения математико-статистических задач и т.д. Однако все эти компоненты специализированы для решения задач данной предметной области. Например, технологическая платформа популярной в России системы программ "1С:Предприятие" может выполнять функции специализированной ИПС, имеет в своем составе текстовый и графический (в версии 8.0) редакторы, встроенную систему программирования со всеми ее типичными компонентами, специализированные электронные таблицы, средства управления массивами взаимосвязанных документов и т.д.
Развлекательное и обучающее ППО
Развлекательное и обучающее ППО включает игровые и обучающие программы. Обучающие программы включают интерактивные средства изучения определенных областей знания, языков, выработки навыков выполнения определенных действий, использования конкретных технических устройств и компьютерных программ.