Уровень компьютерных программ это

Программное обеспечение компьютерных систем

Введение

В основу работы компьютеров положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе. Этот принцип обеспечивает универсальность использования компьютера: в определенный момент времени решается задача соответственно выбранной программе. После ее завершения в память загружается другая программа и т.д.

Для нормального решения задач на компьютере нужно, чтобы программа была отлажена, не требовала доработок и имела соответствующую документацию. Поэтому, относительно работы на компьютере часто используют термин программное обеспечение (software), под которым понимают совокупность программ, процедур и правил, а также документации, касающихся функционирования системы обработки данных.

1. Уровни программного обеспечения пк

Программы — это упорядоченные последовательности команд. Конечная цель любой компьютерной программы — управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода и не осуществляет вывод данных на устройства вывода, все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.

Учить/Не учить. Вся База Программирования.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь.

Многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть, мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней.

Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое членение удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установки программ, до практической эксплуатации и технического обслуживания. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но способна установить системное программное обеспечение.

Базовый уровень. Самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Модель OSI | 7 уровней за 7 минут

В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). В этом случае изменение содержания ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш -технологией), так и вне ее, на специальных устройствах называемых программаторами.

Системный уровень. Системный уровень — переходной. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называют драйверами устройств — они входят в состав программного обеспечения системного уровня.

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и к взаимодействию с пользователем. Наличие ядра операционной системы — непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их называют утилитами) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (программы обслуживания) включают в состав операционной системы, но большинство служебных программ являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций.

В разработке и эксплуатации служебных программ существует два альтернативных направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование. В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свойства системных программ, делая их более удобными для практической работы.

Во втором случае они слабо связаны с системным программным обеспечением, но предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.

Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий необычайно широк — от производственных до творческих и развлекательно — обучающих. Огромный функциональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для различных видов деятельности.

Поскольку между прикладным программным обеспечением и системным существует непосредственная взаимосвязь (первое опирается на второе), то можно утверждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие триединого комплекса: человек — программа — оборудование.

Источник: studfile.net

Создание и использование компьютерных программ. Компьютерная программа.

Компьютерная программа – это набор определенных правил и инструкций, которые нужны для выполнения действий на электронно-вычислительных устройствах. Обычно такие приложения можно разделить на бинарный и исходный код.

Ежедневно пользователи ПК пользуются возможностями программ, которые помогают оформить документы, произвести математические вычисления, обработать изображения. Но не все приложения помогают, некоторые могут вредить. Речь идет о таком явлении, как компьютерные программы-вирусы, которыми пользуются злоумышленники для выполнения неправомерных действий.

Приложения, с которыми ежедневно работают люди для достижения обыденных целей, называют прикладным программным обеспечением. А системное ПО, в свою очередь, отличается тем, что находится на уровень выше и формирует среду, в которой работают прикладные программы.

Что такое информационные технологии? Люди какого рода профессий и специальностей в них заняты? Что.

Важные отличия между прикладными и системными программами

Эти приложения отличаются между собой характером взаимодействия с пользователем компьютера.

С прикладными программами человек работает непосредственно. Это всевозможные текстовые редакторы, игры, сайты и браузеры.

Системные приложения – это пакеты драйверов и, собственно, операционная система ПК. Это код, который помогает организовать взаимодействие между человеком и вычислительным устройством, а также разрабатывает среду для корректной установки и выполнения прикладного ПО.

Признаки разделения программного обеспечения

Также программы делятся на целевые платформы и операционные системы.

Приложения способны выполнять различный набор инструкций, но создаются программы под определенное аппаратное обеспечение. Поэтому их принято называть целевыми платформами. Среди наиболее популярных платформ можно выделить x64, IA64, x86, Itanium, ARM и другие.

Набор текста, редактирование фотографий, создание таблиц и многое другое – все это выполняют.

Среди операционных систем тоже принято выделять целевые, ведь каждая ОС формирует собственную среду для корректной работы ПО. Очень важно, что прикладные программы могут работать лишь под определенной системой. Среди наиболее известных ОС стоит выделить следующие: Ubuntu Linux, OpenBSD, MacOS, Microsoft Windows, FreeBSD и SuSe Linux.

Создание компьютерных программ

Написание компьютерных программ предполагает формирование исходного кода на определенном языке программирования. Но этот этап лишь первый в звене событий. После написания кода приложение должно пройти компиляцию, отладку, тестирование и распространение.

До того как появился язык программирования Assembler, на заре развития ЭВМ, исходный код был машинным с обязательным указанием номеров инструкций. Программирование значительно упростило процесс создания ПО. Уже не нужно упоминать числовые номера инструкций, можно просто заменить их символьными обозначениями, которые делают процесс чтения и отладки исходного кода намного проще.

Компьютерная программа – это набор инструкций, а зарождение языков программирования более высокого уровня позволило перевести процесс создания программного обеспечения в отдел специалистов, которых сейчас именуют программистами или разработчиками ПО.

Достаточно часто многие пользователи компьютерных систем сталкиваются с вопросом о том, что же.

В течение последнего века персональные компьютеры широко распространились, а обычное программирование превратилось в настоящую индустрию разработки программного обеспечения, которая одновременно задействует в своих процессах различных специалистов. А подготовку настоящих профессионалов программирования обеспечивают современные высшие учебные заведения.

Новый уровень индустрии в создании ПО

С появлением всемирной сети Интернет и ее популяризацией индустрия, напрямую связанная с созданием компьютерных программ, смогла значительно видоизмениться, ведь процесс продажи ПО значительно упростился и ускорился. Появились первые электронные системы моментальной оплаты и веб-сайты, которые смогли стать полноценными приложениями в скором будущем.

Легальное использование компьютерных программ несколько ущемляется со стороны компаний, которые занимаются незаконным распространением программного обеспечения. Со временем возникли разные способы борьбы против децентрализованного распространения копий программ. Современные технологии сделали возможным распределение ответственности за распространение ПО между всеми пользователями, которые воспользовались нелегальным продуктом. Поэтому поиск и наказание виновных — почти нереальный процесс.

Компьютерные обучающие программы

Обучение – это процесс, который требует полной интеграции компьютерных технологий. Компьютерная программа – это отличный способ ускорить или просто организовать учебный процесс. Поэтому во многих учебных заведениях активно внедряются современные программные технологии на базе ПК, которые предназначаются для передачи научных материалов студентам. Также с помощью ПО можно контролировать степень усвоения учащимися знаний.

Обучающие компьютерные программы смогли занять ключевое место в мире информационных технологий. Это логическое продолжение процесса компьютеризации учебного процесса.

Учебные компьютерные программы решают ряд образовательных проблем. Они могут проверять уровень навыков, знаний и умений студентов, их склонности, способности и мотивацию.

Задачи, которые решают обучающие приложения

Программы, которые фиксируют психофизиологические показатели (уровень концентрации, скорость реакции), помогают определить уровень работоспособности студентов.

Также есть программное обеспечение, которое записывает и анализирует данные, связанные с усвоением материала учебной программы. К этой группе приложений можно отнести программы, которые упрощают процесс управления графиком образовательной деятельности. К примеру, подобное ПО помогает вовремя сменить темп и направление деятельности учащегося. В целом такие приложения поддерживают и реализуют главные компоненты компьютерного обучения.

Что касается третьей группы обучающих приложений, то в ней компьютерная программа – это дополнение, которое адаптирует материал, разделяя его по уровням сложности, подготавливая динамичные иллюстрации, самостоятельные и лабораторные работы.

Эффективность компьютерных учебных приложений обуславливается следующими факторами: доступностью, однозначностью, простотой изложения, непротиворечивостью, точностью, валидностью исходных данных.

Заключение

Теперь вы знаете, как называются компьютерные программы, предназначенные для поддержания работоспособности операционной системы и непосредственного контакта с пользователем.

Компьютерное приложение – это организованный набор программных инструкций, которые обеспечивают корректное функционирование и выполнение заданных пользователем задач. В современном мире мы каждый день работаем с ними, даже не замечая того.

Что такое компьютерная программа? С развитием технологий растет и их количество. Они наделяются разным функционалом и назначением. Наука и практика редко когда рассматривают один конкретный программный продукт. Чаще всего интерес представляют .

Сейчас на первое место выступает максимальная автоматизация производственных процессов на предприятии. Что же этому способствует?

О том, что такое программа, в наше время знают, наверное, все. Ведь компьютер или ноутбук имеется сегодня практически в каждом доме. Для создания приложения используются самые разные языки программирования, а за их синхронную работу в устройстве .

Уверенное пользование ПК имеет очень большое значение при трудоустройстве. Но на знании каких именно программ следует сделать акцент?

Любой пользователь компьютера каждый день сталкивается с таким понятием, как Software. Это и неудивительно, ведь современное понимание этого термина трактуется как «программное обеспечение», или, сокращенно, «ПО» («софт»). Рассмотрим некоторые .

Системное программное обеспечение предназначено для работы с файлами и программами, которые составляют операционную систему компьютера. Системные файлы включают библиотеки функций, системные службы, драйверы для принтеров, настройки и файлы конфигурации. Программы, которые входят в состав системного программного обеспечения, включают сборщики, компиляторы, инструменты управления файлами, утилиты и отладчики.

Что такое информационные технологии? Люди какого рода профессий и специальностей в них заняты? Что лежит в основе IT-бизнеса?

Набор текста, редактирование фотографий, создание таблиц и многое другое – все это выполняют прикладные программы. Такие, казалось бы, обычные компьютерные продукты способствуют масштабной, даже, можно сказать, глобальной работе.

Достаточно часто многие пользователи компьютерных систем сталкиваются с вопросом о том, что же собой представляют системные программы. При знании принципов их работы и правильном использовании можно добиться очень многого, ну хотя бы избежать появления ошибок в системе или ускорить (оптимизировать) ее работу.

Источник: autogear.ru

Уровни языков программирования: краткий обзор

Язык программирования – это набор инструкций, с помощью которых можно передавать команды процессору и тем самым управлять компьютером. Существует множество языков со своим специфичным синтаксисом и все они позволяют вносить изменения в данные, хранящиеся на компьютере, менять контент, отображающийся на экране, запускать приложения, производить вычисления и т.п.

Разные языки программирования на разных уровнях взаимодействуют с компьютером, потому что машина не понимает английский (или любой другой человеческий язык), и для взаимодействия с ним используется специальная система из нулей и единиц. Но развитие технологий привело к созданию новых языков и деление их на уровни.

Низкоуровневые языки

Как я уже отметил выше, компьютер не умеет разговаривать по-английски. Общение с машиной происходит при помощи нулей и единиц. Мы буквально подаем ток на определенные транзисторы, чтобы превращать импульсы тока в слова, изображения на экране компьютера, сложные программы и видеоигры. Это наиболее рациональный с точки зрения производительности вариант взаимодействия с процессором, потому, используя двоичную систему, вы передаете команды напрямую: управляете памятью, перемещаете данные и т.п.

Но есть низкоуровневые языки, которые немного упрощают процесс общения с «железом» за счет преобразования часто используемых команды из 1011 в более удобоваримые директивы в духе MOV, AAD.

Такие языки строго оптимизируются под конкретные чипы и работают только на тех архитектурах, под которые они изначально разрабатывались.

Машинный язык

Это единственный язык, который понимает компьютер без какой-либо предобработки. Сейчас программисты его не используют, потому что он слишком сложный в восприятии. Есть масса более понятных аналогов, выполняющих те же функции, в то время как машинный язык очень сложный, требует куда больше времени и внимательности от специалиста и вообще никак не помогает в создании новых программ, а только усложняет эту задачу.

Машинный язык – это информация в чистом виде, зачастую представляющая собой набор чисел в двоичной системе исчисления (иногда используются десятичные и другие варианты). Разработчики должны прописывать каждую команду с помощью заранее предусмотренных запросов, четко следуя правилам написания инструкций для конкретного чипа, с которым работает программист.

Написанный машинный код передается в загрузчик программ напрямую, обычно игнорируя любые посреднические программные слои.

Языки ассемблера

Это первый уровень абстракции от машинного языка. Первая надстройка, упрощающая восприятие программного кода и помогающая разработчикам писать более стабильные приложения, практически не теряя в производительности.

Синтаксис языка ассемблера состоит не из нулей и единиц (и даже не из цифр с буквенными значениями, как в десятичной системе), а из вполне читаемых директив, которые похожи на сокращенные английские слова. Например MOV вместо 1011 отвечает за перемещение данных из одного регистра в другой.

Каждый язык ассемблера поставляется с собственным переводчиком, превращающим директивы на английском языке в директивы, которые умеет читать компьютер, то есть в машинный код. Этот переводчик называют ассемблером. И это одна из причин, почему ПО, написанное с использованием ассемблера работает медленнее, – компьютеру требуется время на перевод.

Уровень абстракции языка ассемблера довольно посредственный, потому что информация, которой манипулирует разработчик, хранится в регистрах процессора (специальных ячейках, где может храниться определенный объем данных), из-за чего формируется тесная взаимосвязь между написанным кодом и используемым железом. Без больших затрат по времени ретранслировать этот код под другую платформу или операционную систему не получится.

В отличие от машинного языка, язык ассемблера используется даже в современной разработке. В частности, для создания ПО, требующего очень высокой производительности, низкоуровневых системных компонентов или драйверов для аппаратной части устройств.

Краткое сравнение ассемблера и машинного языка

Машинный код

Язык ассемблера

Нулевой уровень абстракции. Полный контакт с аппаратной составляющей компьютера

Первый уровень абстракции. Есть прослойка в виде переводчика-ассемблера

Трудно понять, что написано в коде

Код больше похож на человеческий язык

Для запуска не нужны дополнительные инструменты

Требуется ассемблер для превращения кода в машинный язык

Синтаксис состоит из нулей и единиц

Синтаксис состоит из английских слов

Комьюнити теперь в Телеграм
Подпишитесь и будьте в курсе последних IT-новостей

Высокоуровневые языки

Машинный код сложен для восприятия, и это порождает две большие проблемы в разработке:

1. Чтобы научиться программировать, нужно потратить много времени на изучение разных директив и понять, как они взаимодействуют друг с другом и с физическими компонентами компьютера.
2. Синтаксис машинного кода настолько мудреный, что писать программы, не допуская ошибок, почти нереально. Нужно быть крайне внимательным.

В связи с этим инженеры начали создавать дополнительные уровни абстракций для машинного языка, чтобы люди могли выполнять те же операции, но манипулируя куда более понятными для них структурами, отсекая часть задач, ранее возложенных на программиста, и передавая их специализированным компьютерным утилитам.

Высокоуровневые языки куда ближе к английскому языку, чем язык ассемблера и машинный код. Поэтому его проще воспринимать, и новые поколения программистов начали расти куда быстрее за счет использования более простых конструкций в коде.

Особенности высокоуровневых языков

Код, написанный на высокоуровневом языке, впоследствии трансформируется в машинный код при помощи специальных утилит: компиляторов и интерпретаторов. Первый трансформирует программу в понятную для компьютера еще до запуска, а второй делает это постепенно – строка за строкой.

Такой подход позволил создать множество уникальных синтаксисов и надстроек. Каждый вариант позволяет выполнять свои задачи по-разному, взаимодействуя с железом.

Взаимодействуя с высокоуровневыми языками, программист переходит на управление абстрактными структурами. На смену регистрам, адресам памяти и запросам в стек (это список команд, если выражаться максимально примитивно) приходят объекты, массивы данных, переменные, булевы выражения, функции, циклы и другие сущности, знакомые современным разработчикам.

Частицы кода больше напоминают прикладные и «осязаемые» элементы, в которые проще уложить логику сложных современных приложений и веб-сайтов.

Плюсы высокоуровневых языков

• Главный плюс – абстракция. Современные разработчики не обязаны знать, как устроен компьютер и как с ним общаться с помощью нулей и единиц. Они могут создавать продвинутые приложения без глубоких познаний в области информатики.
• Помимо низкого порога вхождения, высокоуровневые языки обеспечивают более богатый арсенал инструментов. В их числе специальные модули для автоматического выявления ошибок в коде и объединения нескольких видов технологий в одну рабочую среду (несколько фреймворков, сборщики по типу Webpack и т.п.).
• ПО стало портативным. Одну базу кода можно использовать сразу на нескольких платформах. Мощные интерпретаторы в полуавтоматическом режиме превращают код на одном языке в код для нескольких отличающихся друг от друга ОС.

Минусы высокоуровневых языков

• Низкая производительность. Чем выше уровень абстракции, тем больше времени и ресурсов компьютера тратится на «перевод» одного языка в другой. Поэтому некоторые приложения, даже будучи не слишком функциональными, долго загружаются или работают нестабильно.
• Не особо смышленые программисты. Многие разработчики не углубляются в теоретическую базу и остаются на уровне своего языка, что сильно ограничивает их кругозор и не позволяет расти с профессиональной точки зрения. Притупляется внимание, страдают навыки поиска и инженерное мышление.
• Избыточное внимание к инструментам. Количество дополнительных слоев абстракции становится избыточным. Регулярно появляются новые фреймворки, редакторы кода, дополнительные вспомогательные приложения, языки, стандарты и т.п. Фокус часто смещается с создания хороших программ на перебор утилит и споры о том, какие из них работают лучше.

Популярные высокоуровневые языки программирования

Их уже довольно много:

• C – язык общего назначения, лежащий в основе десятков других языков.
• C++ – расширенная версия C. До сих пор в почете и используется в разработке сложных приложений, например музыкальных плагинов и редакторов кода.
• Java – мультипрофильный язык, который позволяет запускать единожды написанный код на десятках устройств и систем.
• Python – простой в освоении язык общего назначения с «аккуратным» синтаксисом и большим количеством расширений.
• JavaScript – скриптовый язык, выросший из эксклюзивной веб-технологии в мощный язык для создания приложений, игр, IDE даже других языков.

Естественно, языков в десятки раз больше, но на всех в этой статье места не хватит. Если интересно, почитайте статью на Википедии со списком всех известных языков программирования.

Степень высокоуровневости

Относительность термина «высокоуровневый» возникла в связи с избыточным ростом количества языков программирования. Причем многие из них базировались друг на друге и семимильными шагами повышали уровень абстракции.

Некоторые языки считаются более низкоуровневыми, чем другие, даже в пространстве высокоуровневых. Например, C++ более тесно взаимодействует с «железом», а потому нередко именуется низкоуровневым языком, хотя таковым и не является.

А все потому что появились языки в духе JavaScript, которые еще больше отдаляют программистов от аппаратных компонентов и создают тепличные условия, в которых разработка все меньше походит на хардкорную борьбу с машиной 30 лет назад.

Также низкоуровневыми начали называть языки, в которых по умолчанию не встроены дополнительные инструменты, облегчающие процесс создания ПО, например «сборщики мусора».

Краткое сравнение высокоуровневых и низкоуровневых языков

Низкоуровневые

Высокоуровневые

Наиболее понятный для компьютера язык с синтаксисом из нулей и единиц или простых команд для взаимодействия напрямую с «железом» компьютера

Наиболее понятный для человека язык. Больше напоминает английский

Позволяет создавать более производительный код.

Генерирует код, который требует больше ресурсов и времени для запуска

Даже при использовании языка ассемблера перевод происходит единожды самим ассемблером

Требует наличие компилятора или интерпретатора для преобразования человекоудобного кода в машинный код

Создает код, который работает на конкретном устройстве

Создает портативный код, который можно запускать на разных устройствах

Эффективен с точки зрения использования памяти

Менее эффективен с точки зрения использования памяти

Поиск и устранение ошибок занимают много времени

Есть инструменты для быстрого автоматического отлова ошибок

Что учить и зачем?

Если вы только начинаете свой путь в мире разработки, то сразу бросаться в языки ассемблера и уж тем более машинный код не стоит. Программирование – тема сложная, и лучше начинать с определенного уровня абстракции. Хотя бы C++, но куда лучше подойдет Python. Последний поможет понять базовые концепции и выучить простейшие алгоритмы. А дальше у вас будет два пути:

1. Выбрать один из высокоуровневых языков в зависимости от того, какое программное обеспечение вы хотите создавать и для каких операционных систем.
2. Начать углубленное изучение низкоуровневых языков, чтобы в дальнейшем создавать драйверы и микропрограммы для чипов.

Вместо заключения

Низкоуровневые и высокоуровневые языки хоть и разные, но отлично уживаются в современном мире, выполняя задачи, возложенные конкретно на них. Благодаря повышению уровня абстракции был создан весь современный цифровой мир, поэтому корить разработчиков за то, что они используют только условный Objective-C и игнорируют машинный код, нелепо. Но и совсем отрицать важность изучения основ тоже глупо. Чтобы быть хорошим специалистом, нужно поддерживать баланс и изучать программирование со всех сторон.

Источник: timeweb.com