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, редакторы формул, 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).

Редакторы формул предназначены для набора и внесения исправлений в сложные математические формулы. Наиболее известными являются Microsoft Equation и MathType производства Design Science.

Электронные таблицы. 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). Программы этого класса (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. Это программы, 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.

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).

Программные средства для решения прикладных математических задач – ППП ориентированные на решение математических задач. При этом под математической понимается 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,SPSS.

Специализированные системыматематического 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. К специализированным системам математического моделирования можно отнести приложение Matlab Simulink.