Программное обеспечение ЭВМ и его функции

Электронные вычислительные машины являются универсальными техническими средствами автоматизации вычислительных работ, то есть они способны решать любые задачи, связанные с преобразованием информации. Однако подготовка задач к решению на ЭВМ была и остается до настоящего времени достаточно трудоемким процессом, требующим от пользователя во многих случаях специальных знаний и навыков.

Для снижения трудоемкости подготовки задач к решению, более эффективного использования отдельных технических, программных средств и ЭВМ в целом, а также облегчения их эксплуатации каждая ЭВМ имеет специальный комплекс программных средств регулярного применения. Эти средства обеспечивают взаимодействие пользователей с ЭВМ и являются своеобразным «посредником» между ними. Они получили название программного обеспечения ЭВМ.

Под программным обеспечением будем понимать комплекс программных средств регулярного применения, предназначенный для подготовки и решения задач пользователей.

Программное обеспечение (ПО) отдельных ЭВМ и вычислительных систем (ВС) может сильно различаться составом используемых программ, который определяется классом задействованной вычислительной техники, режимами ее применения, содержанием вычислительных работ пользователей и т. п. Развитие ПО современных ЭВМ и ВС в значительный степени носит эволюционный и эмпирический характер, но можно выделить закономерности в его построении.

В общем случае процесс подготовки и решения задач на ЭВМ пользователями предусматривает выполнение следующей последовательности этапов:

• · формулировка проблемы и математическая постановка задачи;
• · выбор метода и разработка алгоритма решения;
• · программирование (запись алгоритма) с использованием некоторого алгоритмического языка;
• · планирование и организация вычислительного процесса — порядка и последовательности использования ресурсов ЭВМ и ВС;
• · формирование «машинной программы», то есть программы, которую непосредственно будет выполнять ЭВМ;
• · собственно решение задачи — выполнение вычислений по готовой программе.

По мере развития ВТ автоматизация этих этапов идет снизу вверх. В ЭВМ 1-го поколения автоматизации подлежал только шестой этап. Все пять предыдущих этапов пользователь должен был готовить вручную самостоятельно. Трудоемкий и рутинный характер этих работ был источником большого количества ошибок в заданиях. Поэтому в ЭВМ следующих поколений появились сначала элементы, а затем целые системы, облегчающие процесс подготовки задач к решению.

Для ЭВМ 2-го поколения характерно широкое применение алгоритмических языков (Автокоды, Алгол, Фортран и др.) и соответствующих трансляторов, позволяющих автоматически формировать машинные программы по их описанию. На алгоритмическом языке. Здесь же стали широко внедряться библиотеки стандартных программ, что позволило строить машинные программы блоками, используя накопленный и приобретенный программистами опыт. Отметим, что временные границы появления всех нововведений достаточно размыты. Обычно их истоки можно обнаружить в недрах ЭВМ предыдущих поколений.

ЭВМ 3-го поколения характеризуются расцветом операционных систем, отвечающих за организацию и управление вычислительным процессом. Именно здесь слово «ЭВМ» все чаще стало заменяться понятием «вычислительная система», что в большей степени отражало усложнение как аппаратной, так и программной части ЭВМ. Стоимость ПО стала расти и в настоящее время намного опережает стоимость аппаратуры.

В ЭВМ 4-го поколения продолжается усложнение технических и программных структур (иерархия управления средствами, увеличение их количества). Следует отметить заметное повышение «интеллектуальности» машин. Особенно это стало видно при появлении персональных ЭВМ (ПЭВМ), ориентированных на определенные категории пользователей. ПО этих машин создает «дружественную» среду общения человека и компьютера. Оно, с одной стороны, управляет процессом обработки информации, а с другой — создает необходимый сервис для пользователя, снижая трудоемкость его рутинной работы и предоставляя ему возможность больше уделять внимание творчеству.

Подобные тенденции будут сохраняться и в ЭВМ последующих поколений. ПО мнению некоторых исследователей машины будущего будут иметь встроенный в них «искусственный интеллект», что позволит пользователям обращаться к машинам (системам) на естественном языке, вводить и обрабатывать тексты, документы, иллюстрации, создавать системы обработки знаний и т. д. Все это приводит к необходимости разработки сложного, многоэшелонного иерархического программного обеспечения систем обработки данных.