Программное обеспечение

О. Л. Голицына, Т. Л. Партыка,
И. И. Попов
ПРОГРАММНОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
4-е издание, переработанное и дополненное
Рекомендовано Министерством образования и науки Российской
Федерации в качестве учебного пособия для студентов
учреждений среднего профессионального образования,
обучающихся по группе специальностей «Информатика
и вычислительная техника»

2021

УДК 004.2(075.32)
ББК 32.973-02я723
Г60
Р е ц е н з е н т ы :
кандидат технических наук, доцент кафедры «Проектирование АИС»
РЭА им. Г. В. Плеханова Ю. Г. Бачинин;
доктор экономических наук, профессор, декан факультета «Информатика»
в НОУ «Московский международный институт эконометрики,
информатики, финансов и права» (ММИЭИФП) А. А. Емельянов
Гîëèцыíà Î. Л., Ïàðòыкà Т. Л., Ïîïîв È. È.
Г60
Программное обеспечение : учебное пособие / О. Л. Голицына,
Т. Л. Партыка, И. И. Попов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М. :
ФОРУМ; ИНФРА-М, 2019. — 448 с. : ил. — (Профессиональное образование).
Программное обеспечение : учебное пособие / О.Л.
  Голицына, 
Т.Л.
 Партыка, И.И.
 Попов.
 – 4-e изд., перераб.
  и доп.
 – Москва : 
Форум :  ИНФРА-М, 2021.
  – 448 с.
 : ил.
  ;  – (Профессиональное 
образование).
ISBN 978-5-91134-711-6 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-006360-7 (ИНФРА-М)
Рассмотрены состав и структура программного обеспечения ЭВМ,
в том числе прикладное и системное программное обеспечение. Изложены основные принципы ПО (алгоритмы, логические функции, структура
информации) и основные классы программных средств. Рассмотрены
операционные системы, системы программирования, широкий спектр
прикладных программных средств, в том числе текстовые, графические
редакторы, средства обработки аудио- и видеоинформации, оболочки информационных систем, средства телекоммуникации.
Для студентов экономических специальностей.
УДК 004.2(075.32)
ÁÁК 32.973-02я723
ISBN 978-5-91134-711-6 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-006360-7 (ИНФРА-М)
© Голицына О. Л., Партыка Т. Л.,
Попов И. И., 2006, 2009, 2012
© Издательство «ФОРУМ», 2006, 2009, 2013

Введение
Программное обеспечение (англ. — software, в просторечии — «софт») представляет собой одну из важнейших и быстроразвивающихся компонент современных информационных технологий, автоматизированных систем, мировых информационных ресурсов. Само слово (словосочетание) SoftWare является
«непереводимой игрой слов» (первоначальное значение давно забыто), однако его составные части зафиксированы как в названиях фирм и предприятий (широко известных — Microsoft и
«широко известных в узких кругах» — Истрасофт), так и программных средств (Netware — сетевая операционная система,
Firmware — встроенные программы) и т. д.
Вплоть до XVII в. деятельность общества в целом и каждого
человека в отдельности была направлена на овладение в е щ е -
с т в о м, т. е. познание свойств вещества и изготовление сначала
примитивных, а потом все более сложных орудий труда, вплоть
до механизмов и машин, позволяющих изготовлять потребительские ценности.
Затем в процессе становления индустриального общества на
первый план вышла проблема овладения э н е р г и е й — сначала
тепловой, затем электрической, наконец, атомной. Овладение
энергией позволило освоить массовое производство потребительских ценностей и, как следствие, повысить уровень жизни
людей и изменить характер их труда.
В то же время человечеству свойственна потребность выразить и запомнить и н ф о р м а ц и ю об окружающем мире — так
появились письменность, книгопечатание, живопись, фотография,
радио,
телевидение.
В
истории
развития
цивилизации
можно
выделить
несколько
информационных
революций
—
преобразование общественных отношений из-за кардинальных
изменений в сфере обработки информации, информационных
технологий. Следствием подобных преобразований явилось приобретение человеческим обществом нового качества.

Введение
В конце XX в. человечество вступило в новую стадию развития — стадию построения и н ф о р м а ц и о н н о г о о б щ е с т в а.
Информация стала важнейшим фактором экономического роста, а уровень развития информационной деятельности и степень
вовлеченности и влияния ее на глобальную информационную
инфраструктуру превратились в важнейшее условие конкурентоспособности страны в мировой экономике. Понимание неизбежности прихода этого общества наступило значительно раньше. Австралийский экономист К. Кларк еще в 40-е гг. говорил о
наступлении общества информации и услуг, общества с новыми
технологическими и экономическими возможностями. Американский экономист Ф. Махлуп выдвинул предположение о наступлении информационной экономики и превращении информации в важнейший товар в конце 50-х гг. В конце 60-х гг.
Д. Белл фиксировал превращение индустриального общества в
информационное. Что касается стран, ранее входивших в СССР,
то процессы информатизации в них развивались замедленными
темпами.
И н ф о р м а т и к а меняет всю систему общественного производства и взаимодействия культур. С приходом информационного общества начинается новый этап не только научно-технической, но социальной революции. Меняется вся система
информационных коммуникаций. Разрушение старых информационных связей между отраслями экономики, направлениями
научной деятельности, регионами, странами усилило экономический кризис конца века в странах, которые уделяли развитию
информатизации недостаточное внимание. Важнейшая задача
общества — восстановить каналы коммуникации в новых экономических и технологических условиях для обеспечения четкого взаимодействия всех направлений экономического, научного и социального развития как отдельных стран, так и в глобальном масштабе.
В качестве средства для хранения, переработки передачи информации научно-технический прогресс предложил обществу
к о м п ь ю т е р (электронно-вычислительную машину — ЭВМ).
Но вычислительная техника не сразу достигла необходимого
уровня. В ее развитии отмечают предысторию и четыре поколения ЭВМ. Предыстория начинается в глубокой древности с различных приспособлений для счета (абак, счеты), а первая счетная машина появилась лишь в 1642 г. Ее изобрел французский

Введение
5
математик Б. Паскаль. Построенная на основе зубчатых колес,
она могла суммировать десятичные числа. Все четыре арифметических действия выполняла машина, созданная в 1673 г. немецким математиком Г. Лейбницем. Она стала прототипом арифмометров, использовавшихся с 1820 г. до 60-х гг. ХХ в.
Впервые идея п р о г р а м м н о - у п р а в л я е м о й с ч е т н о й
м а ш и н ы, имеющей арифметическое устройство, устройства
управления, ввода и печати (хотя и использующей десятичную
систему счисления), была выдвинута в 1822 г. английским математиком Ч. Бэббиджем.
Современный компьютер — это универсальное, многофункциональное, электронное автоматическое устройство для работы
с информацией. Компьютеры в современном обществе взяли на
себя значительную часть работ, связанных с информацией. По
историческим меркам компьютерные технологии обработки информации еще очень молоды и находятся в самом начале своего
развития. Компьютерные технологии сегодня преобразуют или
вытесняют старые технологии обработки информации.
П р о г р а м м н о е о б е с п е ч е н и е (П О) компьютера можно разделить на о п е р а ц и о н н у ю с и с т е м у и п р и к л а д -
н о е п р о г р а м м н о е о б е с п е ч е н и е.
Операционная система обеспечивает функционирование и
взаимосвязь
всех
компонентов
компьютера
и
предоставляет
пользователю доступ к его аппаратным возможностям.
Прикладное программное обеспечение можно в свою очередь
разделить на две группы программ: с р е д с т в а р а з р а б о т к и
и п р и л о ж е н и я.
Средства разработки — это инструменты программиста. Традиционными средствами разработки являются системы (среды)
программирования (СП), использующие алгоритмические (процедурные) языки программирования (ЯП). Основой систем программирования являются трансляторы, т. е. программы, обеспечивающие перевод исходного текста программы на машинный
язык (объектный код), которые бывают двух типов — интерпретаторы и компиляторы.
Приложения (программные оболочки, средства пользователя) представляют собой программные продукты или пакеты
прикладных программ (ППП), ориентированные в основном на
непрограммирующего пользователя и реализующие определенную группу функций или информационных технологий — ра

Введение
бота с документами, мультимедийными материалами, коммуникация и пр.
Кроме того, информационные объекты и процессы могут
классифицироваться по следующим уровням (что также определяет некоторые классы программных средств):

 информационные технологии (ИТ);

 информационные системы (ИС);

 информационные ресурсы (ИР).
В соответствии с данными классификационными признаками и организована структура данного учебного пособия, целью
которого является краткое изложение основных представлений,
связанных с программным обеспечением ЭВМ.
В
первой
главе
рассмотрены
основные
составляющие
и
структура ПО: информационные основы и представление информации в ЭВМ; логические и алгоритмические основы программного обеспечения, а также основные понятия, связанные с
разработкой и развитием программного обеспечения.
Во второй главе рассмотрены операционные системы, в том
числе их основные функции: управление данными в операционных системах, управление процессами и задачами, связь с человеком-оператором. Вкратце рассматриваются операционные системы Windows и программные оболочки операционных систем.
Третья глава посвящена средствам разработчика ПО — языкам (ЯП) и системам программирования (СП). Описывается программирование в машинных адресах и ассемблеры, рассмотрена
эволюция и классификация языков и систем программирования,
дается описание основных элементов и структур универсального
ЯП Pascal. Рассмотрены некоторые типы специализированных
СП — системы и языки программирования информационных
систем; системы и языки имитационного моделирования.
В четвертой главе описывается группа прикладных программных продуктов, ориентированных на конечного пользователя и
реализующих определенные типы информационных технологий:
редактирование документов; работа с электронными таблицами;
обработка аудиоинформации, статических изображений и видеоинформации;
системы
оптического
распознавания
символов
(OCR); средства распознавания и генерации речи; системы автоматизированного и автоматического перевода текстов.
В пятой главе рассмотрены программные оболочки информационных систем общего назначения — фактографических и

Введение
7
документальных ИС. Кроме того, описывается ряд специализированных ИС различных областей применения, в том числе:
автоматизированные библиотечные информационные системы
(АБИС);
офисные
информационные
системы;
программные
средства управления предприятиями.
Шестая глава посвящена программным средствам коммуникации и удаленного доступа к информационным ресурсам. Рассматриваются: архитектуры терминал—хост и клиент—сервер;
коммуникация персональных компьютеров посредством модемов; технологии эмуляции терминалов и телекоммуникационные программы, а также системы BBS. Рассмотрены некоторые
программные средства (программы-клиенты и серверы) поддержки сервисов Internet: Тelnet, электронная почта, FTP, программное обеспечение для World Wide Web.
Настоящее учебное пособие базируется на материалах, которые авторы накопили в процессе практической, исследовательской, а также преподавательской (МИФИ, МИСИ, МГУ, РГГУ,
РЭА им. Г. В. Плеханова) деятельности. Авторы выражают благодарность коллегам, принявшим участие в обсуждении материала,
рецензентам, а также студентам РГГУ и РЭА им. Г. В. Плеханова
за предоставленные иллюстративные материалы.

Глава 1
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ:
ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ И СТРУКТУРА
Рассмотрим основные компоненты программного обеспечения, связанные с ними понятия, принципы функционирования и
место ПО в общей совокупности инструментария информатики.
1.1. Программное обеспечение — фактор
информатизации
А в т о м а т и з и р о в а н н ы е и н ф о р м а ц и о н н ы е т е х н о -
л о г и и ( А И Т) представляют собой целенаправленное и согласованное использование следующих факторов информатизации:

 технических средств информатизации (аппаратурный фактор);

 программных средств и систем (программный фактор);

 информационный фактор — собственно информация, т. е.
сигналы, сообщения, массивы данных, файлы и базы данных;

 интеллектуальных усилий и человеческого труда (человеческий, гуманитарный фактор) для решения задачи (задач) предметной области. Здесь всегда присутствует человек-пользователь, решающий задачи какой-либо предметной области с использованием инструментария АИТ.
Факторы информатизации
Данные факторы, подобно классическим (агрегированным)
факторам производства, рассматриваемым в экономических науках — трудозатраты, материальные затраты, основные фонды,
обладают следующими свойствами:

 взаимозаменяемость (одинаковые результаты могут быть
получены при разных соотношениях расхода факторов);

1.1. Программное обеспечение — фактор информатизации
9

 убывающая производительность (наращивание масштабов
использования одного из факторов приносит все меньшие
и меньшие выгоды);

 согласованный,
гармоничный
рост
использования
всех
факторов, необходимый для получения максимального результата (свойство вытекает из двух предшествующих).
Взаимозаменяемость
факторов
информатизации.
Перечисленные
компоненты
—
т е х н и ч е с к и е,
п р о г р а м м н ы е
с р е д с т в а, и н ф о р м а ц и я и ч е л о в е ч е с к и й ф а к т о р —
в значительной степени взаимозаменяемы при решении задач.
Это означает, что в широких пределах некоторый эффект может
быть получен, а некоторая задача — решена как в рамках электронных схем, так и посредством программ или информационных ресурсов (а также естественно-интеллектуальными усилиями человека).
Предположим, необходимо извлечь квадратный корень из
некоторого числа, тогда возможны:

 а п п а р а т у р н о е
( э л е к т р о н н о е )
р е ш е н и е
— собрать нелинейный усилитель, в котором диод или транзистор используют начальную часть вольт-амперной характеристики, которая близка к параболе;

 а л г о р и т м и ч е с к и й п о д х о д — написать программу,
реализующую алгоритм Герона извлечения корня;

 и н ф о р м а ц и о н н ы й
п о д х о д
— построить таблицу
(файл, базу данных) величин X, Y, в которой Y
X

.
Аналогично могут быть рассмотрены такие примеры, как перемножение двух переменных, построение случайной последовательности чисел и т. п.
Заметим, что чисто аппаратурное решение задач было положено в основу так называемых аналоговых вычислительных машин
(АВМ), в настоящее время практически забытых. В 1949—1950 гг.
были созданы первые АВМ, называемые интеграторами постоянного тока: ИПТ-1 — ИПТ-5. Они предназначались для решения
линейных дифференциальных уравнений с постоянными и переменными коэффициентами и широко применялись для имитационного моделирования сложных динамических систем (рис. 1.1).
Здесь же надо отметить, что техническое, программное и информационное обеспечение как бы образуют различные слои обработки информации, взаимодействие между которыми должно

Глава 1. Программное обеспечение: основные принципы...
Рис. 1.1. Настольная АВМ МН-7 (а); первая в СССР прецизионная АВМ
большой мощности МН-8 (б)
быть сбалансировано в том смысле, что не должно быть чрезмерно «толстых» или «тонких» слоев.
Этапы развития информатизации. Могут быть выделены следующие этапы развития информатизации, связанные с вышеперечисленными компонентами (факторами):

 т е х н и ч е с к и й
п е р и о д
(«железный век», аппаратная
фаза), в течение которого сложились основные представления о структуре универсальных вычислительных машин
(ЭВМ), определились архитектура и типы устройств1. За
этот период отпали АВМ, машины для открывания и закрывания дверей, шахматные машины и пр. специализированные
контроллеры.
Этот
период
можно
ограничить
1947—1970 гг., с момента появления первой ЭВМ и до
окончательного утверждения современных представлений о
составе, принципах функционирования и структурах ЭВМ.
В последующем развитие в основном шло в направлениях
повышения экономической, технической, энергетической
эффективности путем миниатюризации и повышения быстродействия электронных и механических устройств ЭВМ.
Нет оснований ожидать каких-либо революций с точки
зрения появления неожиданных устройств или структур
ЭВМ. Исследования в направлении специализированных
1 Washington Post, 1984 г.: «В 1953 г. ЭВМ с памятью 64 Кбайт стоила 1 млн долл., сейчас она стоит менее 1 тыс. долл. Если бы автомобили
развивались в течение последних 20 лет теми же темпами, как компьютеры, то сегодня Роллс-Ройс стоил бы 3,0 долл., проходил бы миллион
миль
на
галлоне
бензина,
развивал
бы
мощность
лайнера
Quееn
Elisabeth, и два автомобиля помещались бы на кончике пера».