Информатика

 

 

Тема: Устройство компьютера

 

Урок: Программы и файлы

 

1. Программы

 

 

На предыдущем уроке мы поговорили о том, каким образом информация попадает внутрь компьютера.

 

Пришло время обсудить следующий этап: что же делает компьютер с полученной информацией, как он работает, из чего состоит программное обеспечение компьютера.

Мы уже знаем, что вся информация в компьютере хранится в двоичном коде (в виде 0 и 1). Однако никто из нас при работе с компьютером не вводит с клавиатуры последовательностей 0 и 1. Мы вводим символы с клавиатуры, используем функциональные клавиши, кликаем мышкой – как же компьютер понимает нас? Как введённая буква превращается в компьютере в число, да ещё и в двоичной системе? А как он превращает последовательностей 0 и 1 в фильмы, песни, фотографии? На первый взгляд это кажется волшебством. Однако за всем этим стоит кропотливая работа учёных из многих отраслей науки, инженеров, программистов, которая постепенно и привела к появлению настолько «умной и быстрой» машины.

Как мы с вами уже поняли, компьютер избавляет нас от необходимости работать с 0 и 1. За счёт чего это происходит? Ведь «железо» компьютера воспринимает исключительно систему «сигнал/нет сигнала». То есть, для нормальной работы компьютера нужны «посредники» между процессорами, микросхемами и человеком.

В роли этих посредников выступают программы. Программы – это некий набор инструкций, который объясняет компьютеру на доступном ему языке 0 и 1 то, что от него хочет пользователь. На самом деле, процесс посредничества в компьютере несколько более длительный.

Представим, что в торговле не было бы посредников. И все люди, которые захотели бы, к примеру, купить мороженое, ехали за ним прямо на фабрику (рис. 1).

 

Рис. 1. Пример прямого обращения (Источник)

Представляете, какой хаос творился бы на фабрике? Поэтому товары у крупных производителей, чаще всего, закупают несколько менее крупных фирм (например, региональных, то есть ориентированных на какой-то регион), которые уже доставляют товары в магазины, киоски. А мы, простые потребители, уже идём в магазин, киоск, супермаркет, чтобы купить там то же самое мороженое (рис. 2).

 

Рис. 2. Пример последовательного сообщения (Источник)

Аналогичная ситуация происходит и в компьютере. Если бы каждая программа обращалась напрямую к процессору или ОЗУ, они бы «сошли с ума». Кроме того, в этом случае каждая программа должна была бы уметь связывать напрямую пользователя и «железо» компьютера. Это привело бы к тому, что все программы были бы очень большие, а также к тому, что пользователю пришлось бы устанавливать программы по любому, даже самому незначительному поводу.

Поэтому был придуман очень удобный «посредник» между программами и компьютером. Это операционная система.

Операционная система (ОС) – это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого – организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ. Наиболее популярной операционной системой на сегодняшний день является операционная система Windows.

Операционная система – «сердце» любого компьютера. Она обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:

· осуществление диалога с пользователем;

· ввод-вывод и управление данными;

· планирование и организация процесса обработки программ;

· распределение ресурсов (оперативной памяти и кэша, процессора, внешних устройств);

· запуск программ на выполнение;

· всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

· передача информации между различными внутренними устройствами;

· программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которых могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса операционных систем:

1. однопользовательские однозадачные, которые поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей;

2. однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют помимо основной задачи запускать одну дополнительную задачу, ориентированную, как правило, на вывод информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объёмов информации на печать;

3. однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач. Например, к одному компьютеру можно подключить несколько принтеров, каждый из которых будет работать на «свою» задачу;

4. многопользовательские многозадачные, позволяющие на одном компьютере запускать несколько задач нескольким пользователям. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов.

Операционная система – это уже готовый инструмент для работы с компьютером. Если на компьютере установлен Windows (рис. 3), то мы можем выполнять целый набор действий.

Рис. 3. Логотип операционной системы Windows (Источник)

Однако для удобной работы ОС мало. Основная роль ОС состоит в том, что с помощью неё на компьютер пользователь может устанавливать, по своему усмотрению, любые программы, которые необходимы ему для работы.

Существует и другая деталь: права на операционную систему Windows принадлежат компании Microsoft (рис. 4).

 

Рис. 4. Логотип компании Microsoft (Источник)

А многие программы выпускаются другими фирмами (рис. 5-7).

Поэтому, конечно же, производители этих программ с целью заработка денег продают эти программы отдельно. Этим «грешит» и сама Microsoft. В частности, целый пакет программ для работы с текстом, таблицами, презентациями (Microsoft Office) также принадлежит этой фирме. Однако в стандартную комплектацию Windows этот пакет не входит. Поэтому для приобретения этих программ пользователю приходится нести дополнительные расходы.

Конкретные задания (ввод текста, рисование, вычисления и другие) выполняются на компьютере с помощью прикладных программ, или приложений.

Мы выяснили, что программы позволяют поддерживать связь между компьютером и пользователем (рис. 8).

 

Рис. 8. Последовательное сообщение ПК и его пользователя (Источник)

Программа, по сути, представляет собой последовательность действий компьютера при тех или иных действиях пользователя (иначе говоря – алгоритм).

 

2. Файлы

 

 

Однако чаще всего программы представляют достаточно большой алгоритм действий. Если бы он был записан цельным «куском», то представлял бы собой достаточно громоздкую конструкцию. Поэтому все программы и данные в памяти компьютера хранятся в виде файлов. Если программа – это текст, то файл – это буквы, из которых состоят слова этого самого текста.

 

Компьютерный файл – это информация, хранящаяся в долговременной памяти как единое целое и обозначенная именем.

То есть, компьютерный файл содержит в себе цельный кусок информации. Согласитесь, весьма похоже на обычный файл, в котором лежат какие-то документы, чаще всего, объединённые по какому-то признаку.

Имя компьютерного файла состоит из двух частей: собственно имени и расширения. Например: Победители_Лиги_Чемпионов.docx

Зачем же нужно имя, состоящее из двух частей? Здесь уместна аналогия с нашими именами и фамилиями. Если бы у человека была бы только фамилия, то тяжело было бы определить даже в рамках одной семьи, к кому конкретно обращается человек. А обладателям популярных фамилий, например, Ивановым пришлось бы вообще несладко.

Для этого существует имя – совпадение имени и фамилии дело гораздо более редкое, поэтому ошибиться шансов меньше. Но и в этом случае существует ещё отчество, дата рождения, номер паспорта и т. д.

То же самое касается и файлов. Расширение файла – это его принадлежность к той или иной «семье», то есть, по сути, фамилия. Дело в том, что чаще всего расширение файлу присваивает та программа, в которой этот файл создавался. То есть по расширению, обычно, можно определить, что за файл перед нами, и в какой программе его можно открыть.

Например, приведённое нами название файла с расширением .docx, означает, что перед нами текстовый документ, созданный в программе Microsoft Word, причём версии не ниже, чем 2007.

Видите, как много иногда можно сказать по расширению файла.

Но, с другой стороны, в памяти компьютера может храниться очень большое количество текстовых файлов. Как же отличать один от другого? Для этого и необходимо собственно имя самого файла. В приведённом примере по названию «Победители_Лиги_Чемпионов» сразу понятно, о чём, вероятнее всего, идёт речь внутри самого файла.

 

Рис. 9, 10. Ограничения на расширения файла (Источник)

На этом уроке мы познакомились с программами и файлами. Мы узнали про посредников между пользователем и компьютером (ОС, программы), а также про составную часть любой программы – файл.

На следующем уроке мы поговорим о том, что такое Рабочий стол и меню «Пуск».

Как пишутся программы

Мы обсуждали, что человеку было бы крайне неудобно работать с компьютером без посредников. Ведь для этого пришлось бы всю информацию вводить на понятном компьютеру языке 0 и 1. И выяснили, что для облегчения работы человека служат программы. Однако может возникнуть логичный вопрос: а как программы общаются с компьютером?

Мы говорили о том, что программа – это алгоритм действий для компьютера. Но каким языком написан этот алгоритм? Неужели код любой программы – это набор 0 и 1?

На самом деле, это было бы крайне нерационально. Действительно, очевидно, что очень многие операции в разных программах повторяются. Так зачем писать эти операции для каждой программы заново, если можно написать их один раз, а затем к ним обращаться?

Так мы с вами подошли к «невидимым» посредникам программ и компьютера – языкам программирования.

Язык программирования определяет набор правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполняет исполнитель (компьютер) под ее управлением. Со времени создания первых программируемых машин было создано более двух с половиной тысяч языков программирования. Ежегодно их число пополняется новыми. Некоторыми языками умеет пользоваться только небольшое число их собственных разработчиков, другие становятся известны миллионам людей.

Языки программирования низкого уровня

Первым компьютерам приходилось программировать двоичными машинными кодами. Однако программировать таким образом – достаточно трудоемкая и сложная задача. Для упрощения этой задачи стали появляться языки программирования низкого уровня, которые позволяли задавать машинные команды в более понятном для человека виде. Для преобразования их в двоичный код были созданы специальные программы – трансляторы. Примером языка низкого уровня является ассемблер. С помощью языков низкого уровня создаются эффективные и компактные программы, поскольку разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора. Языки низкого уровня, как правило, используют для написания небольших системных программ, драйверов устройств.

Языки программирования высокого уровня

Разрабатывать программы на таких языках гораздо проще, и ошибок допускается меньше. Значительно сокращается время разработки программы, что особенно важно при работе над большими программными проектами. К языкам программирования высокого уровня относятся: Фортран, Кобол, Алгол, Pascal, Java, C, C++, C#, Objective C ,Smalltalk, Delphi. Недостатком языков высокого уровня является больший размер программ по сравнению с программами на языке низкого уровня. Поэтому в основном языки высокого уровня используются для разработок программного обеспечения компьютеров и устройств, которые имеют большой объем памяти.

Программы бывают разные

Компьютерных программ существует великое множество. И у всех у них есть определённые функции и возможности.

Например, любая компьютерная игра – это тоже программа. Только нужна она для развлечения (реже – для обучения). Однако даже компьютерная игра требует в современных условиях для своей работы множества других программ (например, для работы с графикой, звуком и т. п.).

Рассмотрим основные виды программ.

Стандартные программы – это программы, входящие в состав операционной системы, но предназначенные не для обеспечения работоспособности компьютера, а для практической работы, то есть для подготовки, просмотра, обработки документов и выполнения других операций.

Пакет офисных программ, созданных корпорацией Microsoft для операционных систем Microsoft Windows и AppleMac OS X. В состав этого пакета входит программное обеспечение для работы с различными типами документов: текстами, электронными таблицами, базами данных и др. Основные программы:

Microsoft Office Word — текстовый процессор

Microsoft Office Excel — табличный процессор

Microsoft Office PowerPoint — приложение для подготовки презентаций

Microsoft Office Picture Manager — работа с рисунками

Microsoft Office Access — приложение для управления базами данных.

Браузеры – это программы, которые предназначены для выхода в Интернет, просмотра веб-страниц. Наиболее популярные браузеры:

Internet Explorer

Mozilla Firefox

Opera

Google Chrome

Safari

Internet Explorer устанавливается на компьютер вместе с операционной системой Windows, остальные браузеры вы можете установить по желанию. Все они бесплатные.

Вирусы и вредоносные программы используются нечестными на руку программистами, для тайного (несанкционированного) получения данных с чужого компьютера или нанесения ему вреда. Для борьбы с вирусами существуют специальные программы – антивирусы. Самые популярные:

Dr.Web

Аvast! FreeAntivirus

Антивирус Касперского

ESET NOD32

Avira AntiVir Personal

Расширения файлов

Существует большое количество расширений файлов. Это связано с огромным количеством различных программ, которые предназначены для работы с информацией на компьютере.

Познакомимся с основными из них.

Одно из самых основных расширений:

*.exe – это расширение у исполняемых файлов (то есть, такое расширение обычно имеют те файлы, которые запускают программы). Например: файл wmplayer.exe запускает медиаплеер для просмотра видео- и прослушивания аудиофайлов

*.avi – стандартный мультимедиа файл (обычно видео), который есть в любой Windows;

*.dat – файл, который содержит данные;

*.pdf – электронные документы в виде картинок (открывает программа Adobe Acrobat Reader);

*.doc, *.docx, *.rtf – текстовый документ;

*.gif – графический файл;

*.jpg – графический файл в формате JPEG;

*.mp3, *.mpg – музыкальный файл;

*.ppt,*.pptx – презентация PowerPoint;

*.txt – текстовый файл (обычно созданный в программе Блокнот);

*.xls, *.xlsx – электронная таблица Excel;

*.zip, *.rar – файл, находящийся в архиве (Файлы архивируют для того, чтобы уменьшить их объём, например, при копировании. Для этого используются специальные программы – архиваторы).

 

Список литературы

1. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 5 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.
2. Босова Л.Л. Информатика: Рабочая тетрадь для 5 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.
3. Босова Л.Л., Босова А.Ю. Уроки информатики в 5-6 классах: Методическое пособие. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2010.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал Pedsovet.su (Источник).
2. Интернет-портал Nsportal.ru (Источник).
3. Фестиваль педагогических идей «Открытый урок» (Источник).

 

Домашнее задание

1. §2.4. Босова Л.Л. Информатика и ИКТ: Учебник для 5 класса. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012.
2. Какие виды файлов вы знаете? Какое расширение они имеют?
3. Составьте список программ на своем ПК, объясните функцию и сферу применения каждой.