В основу работы любого компьютера положен программный принцип управления, состоящий в том, что компьютер выполняет действия по заранее заданной программе.

Компьютерная программа - это запись алгоритма решения задачи в виде последовательности команд или операторов на языке, который понимает компьютер.

Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа 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. Работа компьютерной системы осуществляется в непрерывном взаимодействии аппаратных и программных средств.

Программное обеспечение (ПО, Software) – это совокупность программ и соответствующей документации, позволяющая использовать вычислительную технику для решения различных задач.

В английском языке для программного обеспечения выбрано (а точнее, создано) очень удачное слово – software (буквально – «мягкое изделие»), которое подчеркивает равнозначность программного обеспечения и самой машины («железки» - hardware) и вместе с тем говорит о его гибкости, способности модифицироваться, приспосабливаться, развиваться. Именно эти черты программное обеспечение демонстрирует на протяжении всего периода своего существования.

Программное обеспечение выполняет следующие основные функции:

- обеспечивает работоспособность ЭВМ, так как без соответствующего ПО компьютеры не могут осуществлять никакие операции;

- расширяет ресурсы вычислительной системы и повышает эффективность их использования;

- облегчает взаимодействие пользователя с ЭВМ и повышает производительность его труда, т. е. обеспечивает пользовательский интерфейс.

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 программном интерфейсе.

Программный интерфейс — функциональность, которую некоторый программный компонент предоставляет другим программным компонентам.

Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия. На практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней.

Уровни программного обеспечения можно представить в виде пирамидальной конструкции, каждый вышестоящий уровень которой опирается на программное обеспечение предшествующих уровней, а сам, в свою очередь, повышает функциональность всей системы.

Базовый уровень. Самый низкий уровень программного обеспечения составляет базовое программное обеспечение. Базовое ПО 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. К этому уровню ПО относится базовая система ввода-вывода (BIOS).

BIOS (Basic Input-Output System, базовая система ввода-вывода) – реализованная в виде микропрограмм часть программного обеспечения, которая предназначается для обеспечения доступа к аппаратуре компьютера и подключенным к нему устройствам.

Системный уровень является переходным. Программы, работающие на этом уровне, составляют системное программное обеспечение.

Программы системного уровня 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 этим оборудованием, называются драйверами устройств – они входят в состав ПО 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.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера.

Наличие ядра операционной системы – непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Операционная система ОС (англ. operating system, OS) — комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для управления ресурсами компьютера и организации взаимодействия с пользователем.

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 используются для расширения или улучшения функций системных программ.

Некоторые служебные программы (программы обслуживания) изначально включают в состав операционной системы (например, Восстановление системы, Дефрагментация диска, Монитор ресурсов), но большинство служебных программ являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций.

Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс программ, предназначенных для выполнения конкретных задач пользователей.

Системное ПО (System Software) – совокупность программ и программных комплексов, предназначенных для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ.

Прикладное (специальное) программное обеспечение (пакеты прикладных программ, ППП) предназначено для обеспечения решения задач пользователя в различных сферах человеческой деятельности (редактирование текстов, создание таблиц, рисование картинок и др.);

Инструментальное программное обеспечение (системы программирования) предназначено для создания новых программ, в том числе общего и специального программного обеспечения.

Классификация прикладного ПО:

Текстовые редакторы. Используются для ввода и редактирования текстовых данных. Предназначены в основном для подготовки простых текстов (без какого-либо форматирования или оформления). К числу таких программ относится, например, Блокнот, входящий в состав любой версии Windows.

Текстовые процессоры. Позволяют не только вводить и редактировать текст, но и форматировать его, т.е. оформлять. К основным средствам текстовых процессоров относятся средства обеспечения взаимодействия текста, графики, таблиц и других объектов, составляющих итоговый документ, а дополнительным – средства автоматизации процесса форматирования. Примеры: Microsoft Word, OpenOffice.org Writer, Corel WordPerfect, Лексикон и др.

Графические редакторы. Предназначены для создания и (или) обработки графических изображений. Различают следующие категории: растровые редакторы, векторные редакторы и программные средства для создания и обработки трехмерной графики (3Dредакторы). Примеры: Microsoft Paint, Corel Draw, Adobe Photoshop, OpenOffice.org Draw и др.

Системы управления базами данных (СУБД) – совокупность программных и лингвистических средств общего или специального назначения, обеспечивающих управление созданием и использованием баз данных. Базами данных называют большие массивы данных, организованных в табличные структуры. Примеры: Microsoft Access, OpenOffice.org Base, FoxPro, Oracle, Paradox и др.

Электронные таблицы (табличные процессоры) предоставляют комплексные средства для хранения различных типов данных и их обработки. Используются для создания таблиц в случаях, когда предполагаются сложные расчеты, сортировка, фильтрация, статистический анализ массивов, построение на их основе диаграмм. Примеры: Microsoft Excel, OpenOffice.org Calc, Quattro Pro, SuperCalc, Lotus 1-2-3 и др.

Системы подготовки презентаций (системы демонстрационной графики). Примеры: Microsoft PowerPoint, OpenOffice.org Impress, Freelance Graphics, Harvard Graphics и др.

Системы проведения математических расчетов. Примеры: MathCAD, Maple, MathLab, Mathematica и др.

Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы) предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ. Применяются в машиностроении, приборостроении, архитектуре. Примеры: Autodesk AutoCAD, DesignCAD, Drawbase, UltimateCAD и др.

Настольные издательские системы предназначены для автоматизации процесса верстки полиграфических изданий. Этот класс ПО занимает промежуточное положение между текстовыми процессорами и системами автоматизированного проектирования. Примеры: Microsoft Publisher, Adobe PageMaker, Quark Xpress, Corel Venture и др.

Веб-редакторы. Это особый класс редакторов, объединяющих в себе свойства текстовых и графических редакторов. Они предназначены для создания и редактирования вебдокументов (веб-страниц Интернета). Веб-документы – это электронные документы, при подготовке которых следует учитывать ряд особенностей, связанных с приемом/передачей информации в интернете. Примеры: Macromedia Dreamweaver MX, AdobeGolive и Adobe LiveMotion, Microsoft Front Page, COFFECUP HTML Editor , Kompozer и др.

Браузеры (обозреватели, средства просмотра Web). Предназначены для просмотра электронных документов, выполненных в формате HTML. Современные браузеры воспроизводят текст, графику, музыку, человеческую речь, могут обеспечивать прослушивание радиопередач в интернете, просмотр видеоконференций, работу со службами электронной почты, с системой телеконференций и многое другое.

Экспертные системы предназначены для анализа данных, содержащихся в базах знаний, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя.

Интегрированные системы делопроизводства. Предназначены для автоматизации рабочего места руководителя. К основным функциям подобных систем относятся функции создания, редактирования и форматирования простейших документов, централизация функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризация и мониторинг документооборота предприятия, координация деятельности подразделений, оптимизация административно-хозяйственной деятельности и поставка по запросу оперативной и справочной информации.

Бухгалтерские системы. Это специализированные системы, сочетающие в себе функции текстовых и табличных редакторов, электронных таблиц и систем управления базами данных.

Системы видеомонтажа. Предназначены для цифровой обработки видеоматериалов, их монтажа, создания видеоэффектов, устранения дефектов, наложения звука, титров и субтитров.

Отдельные категории прикладных программных средств, обладающие своими развитыми внутренними системами классификации, представляют обучающие, развивающие, справочные и развлекательные системы и программы. Характерной особенностью этих классов программного обеспечения являются повышенные требования к мультимедийной составляющей (использование музыкальных композиций, средств графической анимации и видеоматериалов).

Классификация служебного ПО:

Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). Используются для выполнения операций, связанных с обслуживанием файловой структуры: копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов (папок), удаление файлов и каталогов, поиск файлов и навигация в файловой структуре.

Средства сжатия данных (архиваторы). Предназначены для создания архивов. Архивирование упрощает их хранение за счет того, что большие группы файлов и каталогов сводятся в один архив.

Средства просмотра и воспроизведения. Обычно для работы с файлами данных необходимо загрузить их в «родительскую» прикладную систему, с помощью которой они были созданы. Это дает возможность просматривать документы и, при необходимости, редактировать. В случае, когда требуется только просмотр (воспроизведение в случае звукозаписи или видеозаписи), удобно использовать более простые и универсальные средства, позволяющие просматривать документы разных типов.

Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов диагностики программного и аппаратного обеспечения.

Средства контроля (мониторинга). Программные средства контроля иногда называют мониторами. Они позволяют следить за процессами, происходящими в компьютерной системе либо в режиме реального времени, либо в режиме записи результатов в специальном протокольном файле.

Мониторы установки. Предназначены для контроля над установкой программного обеспечения.

Средства коммуникации (коммуникационные программы). Позволяют устанавливать соединения с удаленными компьютерами, обслуживают передачу сообщений электронной почты, работу с телеконференциями, обеспечивают пересылку факсимильных сообщений и других операций в компьютерных сетях.

Средства обеспечения компьютерной безопасности. К ним относятся средства пассивной и активной защиты данных от повреждения, а также средства защиты от несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных. В качестве средства пассивной защиты используют служебные программы, предназначенные для резервного копирования. В качестве средств активной защиты применяют антивирусное программное обеспечение.