История развития прикладного ПО

Содержание:

Введение

XXI век – век технологий, инноваций и телекоммуникаций. Еще в 20 веке начали появляться первые компьютеры, телефоны и другие ЭВМ (электронно-вычислительная машина). Но наибольшую популярность ЭВМ получили в 21 веке. В начале века произошел БУМ технологий. Многие ручные станки заменили на автоматизированные, люди стали приобретать себе мобильный устройства, а в каждом доме появился компьютер.

На сегодняшний день ЭВМ считается самым востребованным продуктом на рынке. Действительно, если заглянуть в больницы, библиотеки, полицейские участки, в школы или в университеты, то вы увидите, что практически вся работа выполняется на компьютерах. Сейчас трудно представить какой-либо офис или компанию без ЭВМ.

Если заглянуть в словарь мы узнаем, что ЭВМ (электронно-вычислительная машина) - это устройство для обработки информации. В отличие от телевизоров и магнитофонов, осуществляющих только заранее заложенные в них функции, персональные компьютеры могут выполнять любые действия по обработке информации. Другими словами, персональный компьютер универсален и все зависит от его Программного Обеспечения. Поэтому часто употребляемое выражение “компьютер сделал” означает, что на ЭВМ была выполнена программа, которая позволила выполнить какие-то действия.

С помощью программного обеспечения любой компьютер можно превратить в рабочее место многих специалистов, например, программиста, архитектора, дизайнера, проектировщика, бухгалтера или врача, редактировать на нем документы, смотреть фильмы или играть в какую-либо игру. При выполнении программы могут использовать различные устройства компьютера для ввода и вывода данных, подобно тому, как человеческий мозг пользуется органами чувств для получения и передачи информации.

В своей курсовой работе я постараюсь описать историю развития программного обеспечения и их разновидности.

1. История возникновения прикладного ПО

Именно благодаря этому типу ПО персональные компьютеры получили широкое распространение в большинстве областей деятельности человека: медицине, экономике, образовании, делопроизводстве, торговле и даже в быту.

Самым массовым спросом среди прикладных программ пользуются, конечно, текстовые редакторы и текстовые процессоры (например, МS Word). Ушли в прошлое пишущие машинки. Персональный компьютер, оснащенный текстовым редактором, и принтер стали основными инструментами для создания любых текстовых документов.

В 1979 году был создан первый табличный процессор — электронная таблица VisiCalc, ставшая самой популярной программой в среде предпринимателей, менеджеров и бухгалтеров. Идея электронной таблицы принадлежала Дэну Бринклину — студенту Гарвардской школы бизнеса. Начиная с 80-х годов табличные процессоры входят в число лидирующих категорий программного обеспечения.

В конце 70-х — начале 80-х годов XX века появились первые коммерческие системы управления базами данных (СУБД) — программное обеспечение, которое позволяет пользователям создавать и обслуживать компьютерную базу данных, а также управлять доступом к ней. В зависимости от области применения различают:

• настольные СУБД (Ассеss, FохРrо, Раradox и т. д.), предназначенные для работы с небольшими базами данных, хранящимися на локальных дисках ПК или в небольших локальных сетях;

• СУБД серверного типа (Oracle, SQL Server, Informix и т. д.), ориентированные на работу с большими базами данных, расположенными на компьютерах-серверах.

В настоящее время все чаще приходится обрабатывать информацию (видео, звук, анимацию), которую невозможно хранить в традиционных базах данных. Jasmine является первой в мире СУБД, ориентированной на разработку баз данных, хранящих мультимедийную информацию.

Электронный офис — в последнее время часто используемое понятие. Обычно под этим понимают такой метод ведения делопроизводства, при котором всю циркулирующую информацию обрабатывают электронным способом с помощью определенных технических средств и программного обеспечения. Таким программным обеспечением являются интегрированные пакеты, включающие набор приложений, каждое из которых ориентировано на выполнение определенных функций, создание документов определенного типа (текстовых документов, электронных таблиц и т. д.). В процессе работы может происходить обмен информацией между документами, создаваться составные документы, включающие в себя объекты разных типов (текст, рисунки, электронные таблицы).

Широко используемым сегодня интегрированным пакетом является офисная система Microsoft Office, базовыми компонентами которой принято считать текстовый редактор МS Word и табличный процессор МS Ехсеl. В состав пакета также включены СУБД МS Ассеss, система подготовки презентаций МS PowerPoint, программа обмена почтовыми сообщениями Оutlook Ехрrеss и Web-браузер Internet Ехрlоrеr.

В 90-е годы XX века появляется термин мультимедиа, относящийся к таким видам информации, как видео и звук. Для хранения мультимедиа файлов требуются большие объемы внешней памяти ПК, для обработки — большие процессорные мощности. Создание объемного реалистического изображения обеспечивается современными видеокартами, обработка звука — звуковой картой. Появляются программы редактирования и монтажа звука и видео, предназначенные для профессионалов в области музыки и видео. Наряду с этим создаются программы-проигрыватели мультимедиа файлов (Windows Media Player, Real Media Player др.), ориентированные на широкий круг пользователей.

В 1991 году сотрудник Женевской лаборатории практической физики Тим Бернерс-Ли разрабатывает систему гипертекстовых страниц Internet, получившую название World Wide Web (WWW) — Всемирная паутина. Создание собственной Web-страницы и опубликование ее в сети под силу многим пользователям, благодаря специальным программам-конструкторам Web-страниц. Наиболее популярным сегодня являются Microsoft FrontPage, входящий в состав пакета Microsoft Office, и Macromedia DreamWeaver. Этими программами пользуются не только любители, но и профессионалы Web-дизайна.

1.1 Информационная технология

Прикладное ПО специального назначения. Данный тип программного обеспечения служит информатизации различных профессиональных областей деятельности людей. Трудно дать исчерпывающий обзор для этой области. Сейчас практически в любой профессии, связанной с обработкой информации, существует свое специализированное ПО, свои средства информационных технологий.

Информационная технология — совокупность массовых способов и приемов накопления, передачи и обработки информации с использованием современных технических и программных средств.

2. Тенденции развития программного обеспечения

2.1 Тенденции развития программного обеспечения

Индустрия программного обеспечения ежедневно поставляет на рынок программных продуктов десятки, если не сотни новых программ, приложений, систем либо очередных модификаций, версий уже существующих программных средств. Даже специалисту в этой области достаточно сложно разобраться в таком множестве программного обеспечения. Для удовлетворения одних и тех же информационных потребностей пользователю предлагается, как правило, несколько десятков программных продуктов. Особенно ярко это проявляется при решении проблемы выбора того или иного программного продукта для новой информационной системы. Нередко перед проблемой выбора того или иного приложения оказывается и обычный пользователь. Одним из аспектов проблемы выбора является учет перспектив развития выбранного программного средства, которые во многом определяются общими тенденциями развития программного обеспечения. То, насколько при разработке того или иного приложения были учтены эти тенденции, во многом определяет его успех у пользователей. В свою очередь, знание тенденций развития в сфере программных средств позволяет пользователю более обоснованно выбрать то или иное приложение или систему.

Основными тенденциями развития программного обеспечения являются:

- стандартизация как отдельных компонентов программных средств, так и интерфейсов между ними, которая позволяет использовать то или иное приложение на разных аппаратных платформах и в среде разных операционных систем, а также обеспечить его взаимодействие с широким кругом приложений;

- ориентация на объектно-ориентированное проектирование и программирование программных средств, что позволяет в совокупности с их стандартизацией перейти к новой технологии — технологии «сборки» того или иного приложения, ориентированного на конкретные потребности конкретного пользователя, из отдельных модулей-«кубиков», избегая тем самым ненужных пользователю функций. При этом снижаются объем и стоимость и повышается надежность «собранного» таким образом приложения (существующие офисные системы, например, используются абсолютным большинством обычных пользователей не более чем на 20 — 30%). Одновременно во многом снимается проблема модификации приложения при изменении информационных потребностей пользователя. Кроме того, ориентация на технологии «сборки» приложения в сочетании с возможностями сетевого доступа к этим приложениям как требуемым программным ресурсам позволяет в перспективе не приобретать в «личное пользование» то или иное приложение, а брать его во временную «аренду», снижая тем самым затраты на программное обеспечение;

- интеллектуализация интерфейса пользователя, обеспечение его интуитивной понятности, непроцедурности и приближение языка общения с компьютером к профессиональному языку пользователя; настройка интерфейса пользователя на особенности и потребности конкретного пользователя при организации его диалога с компьютером; использование средств мультимедиа при реализации интерфейса пользователя;

- интеллектуализация возможностей программ и программных систем; все шире при проектировании приложений используются методы искусственного интеллекта, что позволяет сделать приложения более «умными» и решать все более сложные, плохо формализуемые задачи;

- универсализация отдельных компонентов (модулей) прикладных программ и постепенный переход этих компонентов, а затем и самих программ из области специализированного прикладного ПО в область универсального прикладного ПО. Подобная ситуация сложилась с текстовыми процессорами, которые в свое время относились к специализированному прикладному ПО;

- ориентация на совместную, групповую работу пользователей при решении той или иной проблемы при помощи программных средств. В связи с этим при разработке ПО все большее внимание уделяется коммуникационным компонентам. Примером является включение в ОС ХУтйохуз коммуникационных средств, обеспечивающих работу пользователя в сети Интернет;

- внедрение ПО в аппаратную составляющую технических средств (товаров) массового потребления — телевизоров, телефонов и т. п. Это, с одной стороны, повышает требования к надежности ПО, интерфейсу пользователя, а с другой — требует от пользователя в определенной мере более полных знаний как об основных понятиях ПО (файлы, папки и т. д.), так и о типичных действиях в программной среде;

- постепенный переход компонентов ПО, характерных для специализированного прикладного ПО, в универсальное прикладное ПО. Те программные средства, которые ранее были доступны специалистам в конкретной проблемной области, становятся доступны широкому кругу пользователей. Еще 15-20 лет назад текстовые редакторы были доступны в основном работникам подразделений, занимавшихся издательской деятельностью.

Следует отметить, что указанные тенденции порождают еще одну: все более жесткие требования к качественным и количественным характеристикам аппаратных средств компьютеров. Однако в настоящее время потенциальные возможности аппаратуры пока превышают данные требования, что создает благоприятные условия для того, чтобы указанные тенденции в полной мере стали реальностью информационных технологий.

2.2 Интеллектуализация

Реализация той или иной тенденции связана и с определенными ошибками методологического характера, которые могут достаточно долго не восприниматься разработчиками как ошибки. Примером может служить излишняя интеллектуализация интерфейса пользователя, когда не отработанные до конца новые методы взаимодействия пользователя с компьютером пытаются скрыть угадыванием предполагаемых действий (потребностей) пользователя и немедленным выполнением угаданных потребностей, что часто приводит к обратному результату, вызывая у пользователя справедливое раздражение. Другим примером неудачной «интеллектуализации» является попытка отобразить в интерфейсе пользователя все возможные варианты его действий в той или иной ситуации. Появляющиеся в результате многоуровневые меню могут существенно снизить эффективность работы пользователя. Однако эти недостатки — проявление «болезни бурного роста» и внедрения информационных технологий во все сферы человеческой деятельности и, безусловно, будут преодолены в ближайшем будущем.

3. Свободное программное обеспечение

3.1 История развития

История «свободных программ» начинается с одного человека - Ричарда Столлмана (Richard Stallman). Именно он впервые употребил термин «free software» и чётко объяснил его значение. Однако он не считал, что создаёт некую принципиально новую концепцию. До конца 70-х годов значительная часть программного обеспечения разрабатывалась в научных учреждениях - университетах. Университетские традиции редко поощряют сокрытие информации друг от друга. Поэтому программы передавались и модифицировались свободно.

Так было и в лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (MIT AI Lab ), где работал молодой талантливый программист Ричард Столлман. Однажды, в 1980 году, произошло событие, перевернувшее не только жизнь Столлмана, но, возможно, и будущее развитие рынка программного обеспечения.

Фирма Xerox подарила лаборатории лазерный принтер новой модели. У этого принтера обнаружился небольшой дефект, который можно было легко обойти, изменив программный драйвер. Ричард уже не раз решал подобные проблемы, но на этот раз исходные тексты драйвера оказались недоступны. Более того — когда Ричард связался с работником другого университета, у которого эти тексты были, тот отказался ими поделиться, сославшись на соглашение о нераспространении информации (Non-Disclosure Agreement) с фирмой Xerox.

По нынешним временам это было бы обычное коммерческое решение. Понять такой ход со стороны фирмы Xerox вполне можно — принтер был, скорее всего, достаточно простым, его программный интерфейс многое говорил о его способе работы, и потому изучение драйвера могло бы в чём-то помочь конкурентам при разработке их принтеров. Но для Столлмана это был отказ от многолетней традиции свободного обмена информацией, при котором каждый программист мог вносить в чужие программы улучшения для общего блага.

Тенденция к закрытости программ, их недоступности для просмотра и изменения другими программистами, сразу показалась Столлману чрезвычайно опасной. И за следующие несколько лет опасность подтвердилась. Всё больше бывших коллег Столлмана теперь работали в коммерческих компаниях, и многие из них закрывали свои программы, делали их, по выражению Столлмана, «собственническими», несвободными. В любой программе используется много наработок других программистов — но теперь использование прошлых работ коллег стало невозможным из-за «авторских прав».

Столлман решил попробовать бороться за изменение ситуации. В 1983 году он начал проект GNU — создание полноценной свободной операционной системы. Операционной системы, которая будет полностью доступна для копирования, изучения и модификации. Система GNU должна была стать свободным аналогом распространённой и достаточно развитой на тот момент системы Unix.

3.2 Первые годы, трудные годы

На протяжении 80-х годов Столлман и некоторые его единомышленники работали над системой GNU. Было создано несколько важных и качественных программ, в частности, качественный компилятор языка C — GCC (GNU C Compiler ).

Не менее важной разработкой, чем программы, стала лицензия GNU General Public License (GPL). Она была призвана использовать механизм авторских прав на программы, чтобы защитить их от превращения в «собственнические». GPL допускает любое использование и распространение программы и любых её модификаций — включая и коммерческое; однако она требует сохранять свободными все модификации программы, предоставляя их на условиях той же лицензии GPL и делая доступными исходные тексты.

Однако работа над центральной частью операционной системы — ядром — практически не велась. И хотя продукты GNU приобрели широкую известность, конечная цель — операционная система — оставалась далёкой.

Не без влияния Столлмана программисты из университета Беркли (Berkeley university), которые длительное время разрабатывали операционную систему Unix вместе с фирмой AT&T, в 1989 году сделали свободным системное программное обеспечение для работы с сетью. Они не использовали лицензию GPL, и опубликованные ими исходные тексты можно было включать в закрытые программы. Именно на исходных текстах Беркли основана работа с интернетом (протокол TCP/IP) во всех современных операционных системах. Если бы не выпуск свободной версии сетевых программ от Беркли, история интернета могла бы быть иной.

В 1991 году программисты из Беркли решили выпустить на таких же условиях полноценную операционную систему. Они убрали из этой системы практически все разработки фирмы AT&T, а для их замены обратились к добровольцам среди сообщества программистов. Благодаря развивавшемуся интернету добровольцев оказалось немало и их работу было легко координировать.

Вскоре была выпущена система 386/BSD, работавшая на относительно недавно появившемся процессоре Intel 386 и потому пригодная для массовых PC-совместимых компьютеров. В начале 1992 года на её основе была создана коммерческая версия. И тут фирма AT&T подала в суд, не желая допускать конкуренции со своей закрытой (и весьма дорогостоящей) версией Unix…

Если бы не этот судебный процесс, уже в 1992 году оказалась бы доступной полноценная свободная операционная система. К сожалению, «выяснения отношений» продлились до 1994 года.

В 1991 году началась разработка ещё одного ядра операционной системы. Линус Торвальдс, студент университета Хельсинки (Финляндия), решил получше разобраться в работе процессора 386 и для этого создать ядро Unix-подобной операционной системы, которое работало бы на этом процессоре. Он использовал инструментарий, созданный командой GNU; таким образом, проект GNU стал основой для работы Линуса. Ядро, созданное Линусом, стало называться Linux (хотя первоначально он не планировал столь «эгоистичное» название).

Через небольшое время Линус Торвальдс, по предложению Столлмана, стал использовать для распространения Linux лицензию GPL. Эта лицензия и отличное умение Линуса общаться по интернету стали причинами того, что очень скоро над Linux работало немало любителей-программистов из многих стран. Уже в 1992 году появились вполне работоспособные версии. Инструменты GNU и ядро Linux вместе составили полную свободную операционную систему, работающую на компьютерах с процессорами 386.

Работа над Linux стала примером нового способа создания программного обеспечения — совместной работы многочисленных программистов, взаимодействующих через интернет, без какой-либо мощной центральной власти.

В последующие несколько лет работа над различными свободными программами шла весьма активно. Развивались полностью свободные системы — Linux, а с 1994 года — после завершения судебного процесса — и различные версии свободной системы, изначально выпущенной университетом Беркли, наиболее распространённая из которых называется FreeBSD. Создавались различные прикладные программы, в частности — для интернет-серверов. Начиная, как минимум с 1995 года (до этого подсчёты не велись) и по настоящее время наиболее распространённые программы для WWW-серверов являются свободными.

Довольно быстро выявилась сильная сторона свободных программ — их надёжность и безопасность. Специалисты, которые используют эти программы, быстро обнаруживают проблемы, сообщают о них через интернет, и обычно достаточно быстро находится профессионал, желающий и умеющий исправить программу — прежде всего для того, чтобы дальше успешно использовать её. Не приходится ждать реакции какой-нибудь большой и неповоротливой фирмы — мир свободных программ основывается на взаимопомощи программистов.

Однако эта же взаимопомощь программистов оказалась причиной того, что очень мало внимания уделялось пригодности свободных программ для работы обычного, неквалифицированного пользователя. Большинство профессионалов, использовавших и разрабатывавших свободные программы, относились к простым пользователям не слишком серьёзно и отнюдь не горели желанием им угождать. Поэтому за такую объемную задачу, как разработка красивых и удобных программ для пользователей, почти никто не брался. А между тем именно удобство для пользователя стало основным козырем фирмы Microsoft.

В то время, как свободные программы «правили бал» на интернет-серверах и становились всё более популярны для задач, над которыми работают компьютерные специалисты, система Microsoft Windows 95 завоёвывала популярность среди пользователей за счёт лёгкости установки, удобства работы, простоты решения основных офисных задач и т. п. В этом свободные системы отнюдь не могли поспорить с Windows.

3.3 Программы с открытыми исходными текстами

К 1996–97 годам вокруг свободных программ, прежде всего — системы Linux, начались попытки организовать серьёзный бизнес. В частности, появилась компания Red Hat, ныне весьма известная. Она предложила коммерческий «дистрибутив» Red Hat Linux с облегчённой установкой и технической поддержкой (сама система оставалась свободной, её можно было легально копировать, но техническая поддержка была доступна только для оплативших её пользователей). Торвальдс Линус переехал в США, но не стал работать на Red Hat или подобную компанию.

Летом 1997 года Эрик Рэймонд (Eric Raymond) написал статью «Собор и Базар», сыгравшую важную роль в истории. Обычную модель разработки программ (в университетах или коммерческих компаниях) он сравнил с постройкой собора — сначала создаётся план, а затем определённая команда под руководством начальников производит строительство. «Сообщество Linux скорее напоминает шумный базар, с множеством различных подходов и направлений. То, что на этом базаре рождается согласованная стабильная операционная система, кажется чудом из чудес» — написал Рэймонд, и посвятил статью описанию того, как «базар» реально и продуктивно работает. Этой статье суждено было сыграть значительную роль в дальнейшем развитии свободных программ.

К этому моменту благодаря широкому распространению Windows позиции фирмы Microsoft были очень крепкими, и многие конкурирующие фирмы-разработчики программного обеспечения оказались в тяжёлой ситуации. Многие специалисты давно не любили Microsoft из-за, по их мнению, технического несовершенства продуктов этой компании — а теперь противниками Microsoft стали и почти поверженные конкуренты. Это противостояние стало причиной начала нового этапа в развитии свободных программ.

Фирма Netscape — создатель программных продуктов для интернета, наиболее известный из которых — WWW-браузер Netscape. К началу 1998 года этот браузер потерял ведущие позиции — лидером стал Microsoft Internet Explorer. Фирма Netscape оказалась под угрозой банкротства.

На руководство Netscape произвела большое впечатление статья Рэймонда «Собор и Базар». И оно объявило о своём желании выпустить свой WWW-браузер в исходных текстах, чтобы дальнейшая его разработка происходила по принципу «базара». Для консультаций оно пригласило самого Рэймонда.

Рэймонд, собрал группу видных сторонников идеи свободных программ. Они выработали новый подход к её продвижению. Достаточно радикальный и конфликтный подход Столлмана явственно не дал достаточных результатов — нужно было повернуться лицом к бизнесу, который (в лице Netscape) заинтересовался концепцией «базара».

Символом нового подхода стал термин «программы с открытыми исходными текстами» (Open Source Software). Старое название «free software» можно было понять как «бесплатные программы» — а это отпугивает бизнес; кроме того, многие заявления Столлмана, автора этого названия, также не добавили популярности идее. «Открытые исходники» — это не требование какой-то якобы базовой свободы, а прежде всего концепция разработки и распространения более надёжных и быстрее развиваемых программ.

И эта идея была воспринята бизнесом — тем более что в то время компьютерный бизнес в США активно развивался и в инвестициях недостатка не было. Проект Mozilla — версия браузера Netscape с открытыми исходниками — стал первым, но не последним Open Source проектом, выросшим из коммерческого продукта.

Вслед за Netscape концепцию Open Source стали использовать некоторые крупные компании. IBM начала применять и поддерживать популярный свободный WWW-сервер Apache. Corel объявила о выпуске нескольких программных продуктов под операционную систему Linux (правда, сами продукты остались закрытыми). К сожалению, многие обещания Corel так и остались обещаниями, но быстрое продвижение Open Source на коммерческом рынке продолжалось.

Одной из причин распространения поддержки Open Source стала огромная доля Microsoft на рынке программного обеспечения. Только свободные программы в целом, а не разработки той или иной отдельной фирмы, могли составить полноценную альтернативу продукции Microsoft.

Ещё одной попыткой борьбы с фирмой Microsoft стал антимонопольный процесс, начатый против неё. Этот процесс затянулся на несколько лет. В октябре 1998 года, стремясь доказать, что компания не является монополистом на рынке операционных систем, Microsoft ссылается на свободную систему Linux. Это стало серьёзным аргументом в пользу признания жизнеспособности Open Source.

3.4 Открытые исходники

В ноябре того же года были опубликованы внутренние документы, «утекшие» из Microsoft — так называемые Halloween Documents. В них содержится признание значительных возможностей концепции «открытых исходников» в целом и операционной системы Linux в частности. Open Source признаётся заметным источником конкуренции против Microsoft, особенно на серверах (в интернете и не только). Предложены методы борьбы с этой «опасностью», некоторые из них — откровенно нечестные, «изменяющие правила игры».

Появление этих документов вдохновило сторонников концепции Open Source — как среди технических специалистов, так и в бизнесе. Теперь уже было очевидно, что свободные программы стали существенной силой на рынке.

С 1998 года и до настоящего времени возможности программ с открытыми исходными текстами и их поддержка в бизнесе неуклонно растут. Под Linux активно создаются не только серверные, но и пользовательские программные системы — и многие из них успешно сочетают концепцию Open Source и коммерческого продукта. Так, фирма Netscape выпускает закрытый браузер под именем Netscape на основании свободного (и постоянно развиваемого) браузера Mozilla. Фирма Sun открыла исходные тексты офисного пакета StarOffice; на его основе создан полноценный свободный пакет OpenOffice. org, но предлагается также закрытая коммерческая версия StarOffice с дополнительными функциями.

Многие известные программные продукты, не являющиеся свободными, были выпущены в версиях для операционной системы Linux. В частности, появились Linux-версии таких известных на рынке программных продукты, как система управления базами данных Oracle и среда создания трёхмерной анимации Maya.

Проблема обеспечения лёгкой работы для обычных пользователей была практически полностью решена с развитием систем графического интерфейса KDE и GNOME. Из-за распространения Linux в бизнесе и увеличения количества коммерческих фирм-поставщиков Linux это развитие резко ускорилось.

Кризис рынка высоких технологий в США несколько притормозил разработку свободного ПО, поскольку уменьшилось количество доступных инвестиционных ресурсов, и многие бизнес-проекты, связанные с Open Source, пришлось свернуть. Но зато за пределами Соединённых штатов Linux и другие свободные программы приобретают всё большую популярность — не только в бизнесе и у частных пользователей, но и в правительственных учреждениях — как способ избавления от зависимости от американских корпораций. Ведь поддержка и модификация таких программ может производиться в любой стране.

4. Прикладное программное обеспечение

4.1 Классификация

Пикладное программное обеспечение можно разделить на три большие группы (рисунок 4.1). Такая классификация весьма условна, потому что некоторые типы программ (например, программы обработки текста) имеют своих представителей и в классе общего назначения (редакторы и процессоры) и в классе профессиональных программ (издательские системы).

Рисунок 4.1 – Классификация прикладного программного обеспечения.

4.2 Программные средства общего назначения

Прикладное программное обеспечение общего назначения используется для решения наиболее общих задач информационного характера в любой сфере человеческой деятельности. Оно объединяет в себе широко используемые программы большинством пользователей персональных компьютеров, например, текстовые редакторы, электронные таблицы, базы данных, графические системы, игры, развлечения.

К программам обработки текста относятся текстовые редакторы, текстовые процессоры. Граница между ними весьма условна. Текстовые редакторы, например NotePad – разработка Microsoft, способны выполнять основные функции редактирования: набор, внесение исправлений, сохранение, работа с фрагментами. Текстовые процессоры, например Word – разработка Microsoft, кроме того, имеют возможности разнообразного оформления, а некоторые позволяют создавать документы, предназначенные для просмотра не в бумажном виде, а на компьютере (электронные документы). Издательские системы автоматизируют процесс верстки полиграфических изданий. Они отличаются расширенными средствами управления взаимодействия текста с параметрами страницы и графическими объектами, но имеют более слабые возможности по автоматизации ввода и редактирования текста. Их целесообразно применять к документам, которые предварительно обработаны в текстовых процессорах и графических редакторах. Наиболее известными из издательских пакетов являются: Adobe PageMaker, QuarkXPress, Microsoft Publisher, Corel Ventura.

Основное назначение электронных таблиц – обработка различных типов данных табличной формы, например, планово-финансовые, бухгалтерские документы, небольшие инженерные расчеты (Excel — разработка Microsoft, Lotus 1-2-3 — разработка Lotus). Основное преимущество электронных таблиц, в сравнении с текстовыми процессорами (где тоже могут вестись таблицы, производиться небольшие вычисления и сортировка), в том, что содержание одних ячеек может меняться автоматически в соответствии с изменением содержания других. Иными словами, ячейки могут быть функционально зависимы. Кроме того, табличные процессоры имеют возможности ведения небольших баз данных и визуализации данных в виде различных таблиц, диаграмм и графиков, т.е. средства ведения таблиц, средства табличных расчетов подкрепляются возможностями создания наглядных отчетов. Они находят широкое применение в бухгалтерском учете, анализе финансовых и торговых рынков, средствах обработки результатов научных и экономических экспериментов, т.е. в автоматизации регулярно повторяемых вычислений больших объемов числовых и текстовых данных, представляющих табличные структуры.

Системы управления базами данных (СУБД) (например, Access – разработка Microsoft) позволяют работать с большими объемами структурированных данных – базами данных (как правило, это табличные структуры). СУБД предназначены для автоматизации процедур создания, хранения и извлечения электронных данных. Многие, существующие в различных сферах человеческой деятельности, информационно-справочные программные комплексы реализованы с использованием инструментальных средств СУБД.

С базами данных (БД) обычно работают две категории исполнителей: проектировщики (разрабатывают структуру для хранения информации) и пользователи (наполняют БД). Структура простейшей БД аналогична структуре обычной таблицы. Каждая запись соответствует строке, каждое поле – столбцу. Свойства данных в полях (столбцах) могут различаться в зависимости от их типа. Таким образом, поля в базе данных определяют не только общий вид таблицы, но и групповые свойства данных. Это обусловливает специфические особенности при работе с программными средствами данного класса. Кроме того, работа с файлами создаваемыми СУБД, несколько отличается от работы с файлами других типов, создаваемых прочими приложениями. В частности ряд операций по преобразованию файлов осуществляется в обход требований операционной системы для обеспечения целостности данных. В случае, когда БД содержит несколько таблиц, между таблицами устанавливаются специальные связи, называемые реляционными отношениями. Наиболее распространенными пакетами СУБД для ПК являются MS Access, Oracle, Paradox, dBase.

Большинство современных СУБД позволяют создавать небольшие программы обработки данных на встроенных языках, имеют оформительские возможности, позволяющие на основе собранных и обработанных данных создать отчет. Множество СУБД, также как и текстовые процессоры, имеют своих представителей и в ППО общего и в ППО специального назначения. На уровне ППО общего назначения – это настольные СУБД, на уровне специальном – это большие СУБД, составляющие основу информационных систем и позволяющие работать в компьютерных сетях.

Графические системы предназначенные для работы с графическими изображениями. К ним относятся редакторы растровой и векторной графики, программы обработки трехмерной графики (ЗD-редакторы).

Растровые редакторы  для представления изображений используют растры, т.е. совокупности точек, имеющих свой цвет и яркость. В них удобно обрабатывать фотографии и объекты, имеющие мягкие цветовые переходы. К сожалению, масштабирование таких картинок в любую сторону обычно ухудшает качество. При уменьшении количества точек теряются мелкие детали и деформируются надписи. Добавление пикселей приводит к ухудшению резкости и яркости изображения, так как новым точкам приходится давать оттенки, средние между двумя и более граничащими цветами. Признанный лидер среди программ данного класса – Adobe Photoshop. Стандартным средством обработки растровых изображений в Windows является графический редактор Paint. В настоящее время распространены следующие форматы растровой графики .bmp, .pcx, .gif, .tif, jpg, .png и др. В Интернете графика представляется в одном из растровых форматов, понимаемых браузерами без установки дополнительных модулей – gif, jpg, png.

Векторные редакторы удобны для работы с чертежами и рисованными картинками. Своего рода стандартном в этом классе являются пакеты Corel Draw и Adobe Illustrator.

В векторной графике изображения описываются с помощью кривых линий, называемых векторами (каждая кривая аппроксимируется многочленом третьего порядка, т.е. массивом коэффициентов – многомерным вектором), а также параметров, описывающих их цвета и расположение. Например, изображение какой-либо фигуры на экране описывается точками, через которые проходит линия контура фигуры. Цвет фигуры задается цветом контура и цветом области внутри этого контура. При редактировании элементов векторной графики можно изменять параметры линий, описывающих форму графических объектов, можно переносить их, менять размер, форму (это делается математическими преобразованиями), цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления. Векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества. Очевидно, описание простых векторных графических объектов занимает значительно меньше места, чем растровых. Еще одно преимущество – качественное масштабирование в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. Но векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или мелких деталей (например, фотографий). Таким образом, выбор растрового или векторного формата зависит от целей и задач работы с изображением.

Редакторы трехмерной графики используются для создания пространственных графических композиций, позволяют проследить взаимодействия трехмерных объектов между собой и трехмерных объектов с источником света. Как правило, в таких редакторах сочетается векторный и растровый способы формирования изображений. Пакеты трехмерной графики отличаются богатыми возможностями моделирования, позволяют гибко управлять взаимодействием свойств поверхности объектов со свойствами источников освещения, включают большое число кинематографических возможностей, однако, часто, довольно требовательны к аппаратуре. Среди пакетов этого класса наиболее известны: 3D Studio Max, Maya, Softimage 3D.

Техническим развитием графических редакторов являются специальные системы машинной графики, предназначенные для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, промышленной электронике, строительстве и т.д. Подобные пакеты включают разнообразные чертежные инструменты, и средства трехмерного моделирования, облегчающие проектирование, готовые библиотеки стандартных элементов чертежей и (или) схем, предоставляют развитые средства управления изображением. Также они часто включают в свой состав встроенные макроязыки или языки программирования, средства экспорта-импорта файлов различных форматов. Стандартом среди зарубежных программ является пакет AutoCAD фирмы Autodesk. Примеры отечественных пакетов:, CADMECH, T-Flex CAD, SprutCAD, APM Graph, bCAD, АДЕМ, КОМПАС-ГРАФИК.

4.3 Интегрированные программные средства.

Отдельные программы, являясь мощным средством решения круга прикладных задач, не могут в полной мере удовлетворить пользователя. Например, выборку данных, предоставленную СУБД, бывает удобно обработать с помощью электронных таблиц, результаты, оформленные в виде наглядных таблиц, поместить в отчет, представляющий собой текстовый документ, который был составлен в текстовом процессоре. Для совместной работы нескольких программ требуется и унификация форматов обрабатываемых файлов. Такие программные пакеты называются интегрированными программными средствами. Наиболее распространенный продукт этого класса – пакет MS Office (разработка Microsoft), который кроме текстового процессора MS Word, табличного процессора MS Excel и СУБД MS Access интегрирует в себе такие офисные программные средства, как система разработки презентаций MS Power Point, электронный организатор MS Outlook и др.

Объединение функций различных прикладных программ в единую систему приводит к созданию интегрированных пакетов программ, а далее к созданию автоматизированных рабочих мест (АРМ).

4.4 Программные средства для решения прикладных математических задач

ППП ориентированные на решение математических задач. При этом под математическойпонимается любая задача, алгоритм решения которой может быть описан в терминах того или иного раздела математики. Большинство современных систем компьютерной математики сочетают в себе возможности проведения расчетов и подготовки форматированных научно-технических документов. Наиболее популярными пакетами данного класса являются: MathCAD, Maple, Matlab, Mathematica, Statistica.

4.5 Специализированные системы математического моделирования

ППП, ориентированные на решение научно-прикладных задач в различных областях инженерных знаний (задачи механики жидкости и газа, расчеты на прочность, температурный, вибрационный анализ, моделирование магнитных полей и др.). Сюда можно отнести ряд пакетов, разрабатываемых фирмами ANSYS, Inc., MSC, SAMTECH и др.

4.6 Прикладное программное обеспечение 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.

Экспертные системы - это программы, которые ведут себя подобно эксперту в некоторой узкой прикладной области. Они предназначены для анализа данных, хранящихся в базах знаний. В отличие от СУБД, позволяющих производить операции манипуляции данными, экспертные системы производят логический анализ данных, имеют функции самообучения.

Экспертные системы решают 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.

В экспертных системах принято выделять 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, юриспруденции, 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 указаний 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.

Мультимедиа (multimedia) - это взаимодействие визуальных и аудиоэффектов под управлением интерактивного программного обеспечения. Мультимедийные игровые и обучающие системы начинают вытеснять традиционные «бумажные библиотеки». Сегодня в библиотеках CD-ROM можно «гулять» по музеям.

Важным типом ППП являются оболочки информационных систем – среда разработчика и администратора, предназначенная для разработки и сопровождения автоматизированных информационных систем (АИС).  АИС  - это комплекс автоматизированных информационных технологий, предназначенный для информационного облуживания – организованного непрерывного технологического процесса подготовки и выдачи потребителям научной, управленческой и др. информации, используемой для принятия решений в соответствии с нуждами для поддержания эффективной деятельности.

Информационные системы предоставляют широкие возможности:

- в управлении предприятием, например, склад, документооборот офиса (1С: Предприятие);

- в бухгалтерском учете, например, системы, имеющие функции текстовых, табличных редакторов и СУБД. Предназначены для автоматизации подготовки начальных бухгалтерских документов предприятия и их учета, регулярных отчетов по итогам производственной, хозяйственной и финансовой деятельности в форме, приемлемой для налоговых органов, внебюджетных фондов и органов статистического учета (1С: бухгалтерия);

- в анализе экономической и финансовой деятельности; их используют в банковских и биржевых структурах. Они позволяют контролировать и прогнозировать ситуацию на финансовых, торговых рынках и рынках сырья, выполнять анализ текущих событий, готовить отчеты.

Проектирование информационных систем представляет собой сложную, трудоемкую и длительную работу, требующую высокой квалификации участвующих в ней специалистов.

Тенденции развития современных информационных технологий определяют постоянное возрастание сложности ПО информационных систем, что вызвало потребность в программно-технологических средствах специального класса – CASE-средствах, реализующих CASE-технологию создания и сопровождения ИС. Термин CASE (Computer Aided Software Engineering) имеет весьма широкое толкование. Первоначально значение термина CASE ограничивалось вопросами автоматизации разработки только лишь программного обеспечения, а в настоящее время оно приобрело новый смысл и охватывает процесс разработки сложных ИС в целом.

CASE-технология представляет собой совокупность методов проектирования ИС, а также набор инструментальных средств, позволяющих в наглядной форме моделировать предметную область, анализировать эту модель на всех стадиях разработки и сопровождения ИС и разрабатывать приложения в соответствии с информационными потребностями пользователей. Большинство существующих CASE-средств основано на методах структурного или объектно-ориентированного анализа и проектирования, использующих спецификации в виде диаграмм или текстов для описания внешних требований, связей между моделями системы, динамики поведения системы и архитектуры программных средств.

Были созданы такие CASE-системы как:

- ориентированные на этапы жизненного цикла ПО, Design/IDEF (Meta Sotfware), BPWin (LopicWorks);

- функционально полные, т.е. используемые на всех этапах жизненного цикла Designer (Oracle) Developer/2000 (Oracle);

- независимые от СУБД ODBC Sdesigner (SPD), ERWin (Logic- Works), Silverrun (Silverrun Technologies).

4.7 Прикладные программы профессионального уровня

Каждая прикладная программа этой группы ориентируется на достаточно узкую предметную область, но проникает в неё максимально глубоко. Так функционируеют АСНИ - автоматизированные системы научных исследований, каждая из которых «привязана» к определенной области науки, САПР системы автоматизированного проектирования, каждая из которых также работает в узкой области, АСУ – автоматизированные системы управления.

Системы автоматизированного проектирования  предназначены для выполнения проектных работ с применением математических методов и компьютерной техники. Системы САПР широко используются в архитектуре, электронике, энергетике, механике и др. В процессе автоматизированного проектирования в качестве входной информации используются технические знания специалистов, которые вводят проектные требования, уточняют результаты, проверяют полученную конструкцию, изменяют ее и т.д. Кроме того, в САПР накапливается информация, поступающая из библиотек стандартов (данные о типовых элементах конструкций, их размерах, стоимости и др.). В процессе проектирования разработчик вызывает определенные программы и выполняет их. Из САПР информация выдается в виде готовых комплектов законченной технической и проектной документации.

Автоматизированные системы научных исследований (АСНИ) предназначены для автоматизации научных экспериментов, а также для осуществления моделирования исследуемых объектов, явлений и процессов, изучение которых традиционными средствами затруднено или невозможно. В настоящее время научные исследования во многих областях знаний проводят большие коллективы ученых, инженеров и конструкторов с помощью весьма сложного и дорогого оборудования.

Большие затраты ресурсов для проведения исследований обусловили необходимость повышения эффективности всей работы. Эффективность научных исследований в значительной степени связана с уровнем использования компьютерной техники.

Компьютеры в АСНИ используются в информационно-поисковых и экспертных системах, а также решают следующие задачи:

- управление экспериментом;

- подготовка отчетов и документации;

- поддержание базы экспериментальных данных и др.

В результате применения АСНИ возникают следующие положительные моменты:

- в несколько раз сокращается время проведения исследования;

- увеличивается точность и достоверность результатов;

- усиливается контроль за ходом эксперимента;

- сокращается количество участников эксперимента;

- повышается качество и информативность эксперимента за счет увеличения числа контролируемых параметров и более тщательной обработки данных;

графической или символьной (например, значения функции многих переменных выводятся средствами машинной графики в виде так называемых «горных массивов»). На экране одного графического монитора возможно формирование целой системы приборных шкал (вольтметров, амперметров и др.), регистрирующих параметры экспериментального объекта - результаты экспериментов выводятся оперативно в наиболее удобной форме.

Каждая из систем АСНИ и САПР, конечно, имеет свою специфику и отличается поставленными целями и методами их достижения. Однако очень часто между обоими типами систем обнаруживается тесная связь, и их роднит не только то, что они реализуются на базе компьютерной техники. Например, в процессе проектирования может потребоваться выполнение того или иного исследования и, наоборот, в ходе научного исследования может возникнуть потребность и в конструировании нового прибора и в проектировании научного эксперимента.

Такая взаимосвязь приводит к тому, что на самом деле «чистых» АСНИ и САПР не бывает: в каждой из них можно найти общие элементы. С повышением их интеллектуальности они сближаются. В конечном счете и те и другие должны представлять собой экспертную систему, ориентированную на решение задач конкретной области.

4.8 Автоматизированные системы управления

Термин, впервые появившийся в России в 1960-е гг. в связи с применением компьютеров и информационных технологий в управлении экономическими объектами и процессами. Это дало возможность повысить эффективность производства, лучше использовать ресурсы, избавить управленцев от выполнения нетворческих рутинных операций. Предполагалось создать иерархию автоматизированных систем управления, начиная с АСУ технологическими процессами (АСУТП) и АСУ подразделения организации и кончая общегосударственной системой управления, соединенных каналами связи.

В настоящее время в мировой практике для обозначения полнофункциональных интегрированных АСУ, используемых фирмами, применяют названия система управления ресурсами (англ. management resource planning, MRP) и управление ресурсами предприятия (англ. enterprise resource planning, ERP). Такие системы позволяют информационно поддерживать, обеспечивать все направления управленческой деятельности предприятия.

АСУ - это человеко-машинные кибернетические системы, в которых умственная деятельность людей сочетается с переработкой информации, расчетами, логическими операциями, проводимыми с использованием вычислительной техники и современных средств хранения, передачи и обработки информации.−АСУ –

В составе АСУ выделяют:

- основную часть, в которую входят информационное, техническое и математическое обеспечение;

- функциональную часть, к которой относятся взаимосвязанные программы, автоматизирующие конкретные функции управления.

АСУ применяются в управлении производством, транспортом, строительством и многими другими экономическими объектами и процессами.

Следует отметить не только условность предложенной выше классификации ППО, но и наличие пересечений. Так, каждую конкретную экспертную систему вполне можно отнести к ППО профессионального уровня; принцип гипертекста реализован в ряде авторских систем и т.д.

Заключение

Современный Российский рынок программного обеспечения в большей степени является пиратским. Доля нелегального ПО в России составляет около 90%. Это связанно с тем, что в отличие от стран Запада и США, в которых доля нелегального ПО на несколько порядков ниже, русский человек попросту не может позволить себе дорогостоящее лицензионное программное обеспечение, в связи с низким уровнем заработной платы. Поэтому многие компании пытаются минимизировать цены на свои продукты, а многие и вовсе, сделать их свободными.

В настоящее время роль Программного обеспечения очень важна и значительная в мире. Каждый день по всему миру создаются новые ПО. Персональные компьютеры безусловно облегчили жизнь человека, сделали её более яркой и насыщенной, но всего этого не было бы, если бы не существовало различного программного обеспечения. Ведь благодаря ПО мы может заниматься чем угодно: проявлять свои творческие навыки в разработке дизайна, играть в увлекательные игры, излагать свои мысли в дневниках или социальных сетях, создавать новые программы и приложения, писать музыку, общаться с близкими, делится эмоциями и многое, многое другое. Поэтому роль ПО невозможно переоценить, и с каждым днем у человека появляется все большие возможности проявлять свой потенциал.

Список используемой литературы

1. Орлов С. А. Технологии разработки программного обеспечения. — СПб.: Питер, 2003.
2. Гагарина Л. Г., Кокорева Е. В., Виснадул Б. Д. Технология разработки программного обеспечения. — Москва: ИД «ФОРУМ»; ИНФРА-М, 2008.
3. Юрий Пятковский. Операционная система Linux // ComputerBild. – 2012. - №27. – С. 44.
4. Прикладное программное обеспечение / Wikipedia. URL: ru.wikipedia.org/wiki/Прикладное_программное_обеспечение. Дата обращения.
5. Свободное программное обеспечение / Wikipedia. URL: ru.wikipedia.org/wiki/Свободное_программное_обеспечение. Дата обращения.
6. Как появились компьютеры / Адвокат – 2011. URL : http://coolreferat.com/классификация_программ_офисного_ назначения.
7. Смысл жизни программного обеспечения / DeeKey – 2012. URL: www.habrahabr.ru/post/151754/.
8. История свободного програмноого обепечения / Wikipediahttps://ru.wikipedia.org/wiki/история_свободного_ програмноого_обепечения.