Исторически сложилось так, что все вычислительные машины (ЭВМ) кроме аппаратной части имеют программное обеспечение. Только что изготовленная на предприятии ЭВМ работать не будет. Даже для того, что бы сложить 2 и 2 нужна специальная программа. Технологически, такой подход к построению ЭВМ вполне оправдан. Программное обеспечение постоянно развивается и улучшается, следовательно его (ПО) нужно периодически обновлять. Рассмотрим, какое программное обеспечение должно быть обязательно установлено на ЭВМ, а какое устанавливается по желанию пользователя.
BIOS - пожалуй единственная программа которая уже имеется на компьютере. Эта небольшая программа записана в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) компьютера. При включении компьютера программа из ПЗУ перезагружается в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ). Эта программа, при загрузке компьютера проверяет наличие и работоспособность тех или иных блоков компьютера, включает поддержку основных устройств компьютера, таких как клавиатура, монитор и других устройств ввода - вывода. Сама аббревиатура BIOS означает Basic Input Output System - базовая система ввода вывода. Программа BIOS загруженная в ОЗУ хранится там на протяжении всего сеанса работы с компьютером. Это связано с тем, что в этой программе реализованы так называемые прерывания - команды управления компьютером. Каждое прерывание имеет свой номер. Программисты при разработке программного обеспечения часто обращаются к прерываниям, например что-бы определить режим монитора, узнать положение курсора мыши на экране и так далее. После загрузки BIOS компьютер пытается загрузить операционную систему...
Операционная система (ОС); Operating System (OS).
Операционная система - набор программ управляющих работой самого компьютера, а также другими компьютерными программами. ОС устанавливается на компьютер на несъёмный жёсткий диск. В состав ОС входят - драйверы устройств компьютера, системные программы, программы управления интерфейсом.
Драйверы устройств - небольшие программы которые поддерживают работоспособность устройства в компьютере. Например: видео драйвер - функции поддержки видеорежимов, ускорение обработки графики, возможность подключения нескольких мониторов, регулировка настроек монитора и тому подобное; драйвер звука - имеет функции управления громкостью, переключения источников звука, многополосный регулятор тембра и так далее. Драйверы входят в состав ОС или устанавливаются отдельно с установочных дисков производителей устройств.
Существуют несколько версий операционных систем: Microsoft Windows, Mac OS, Linux, Unix и тому подобное. Все они имеют свои достоинства и недостатки, но что их объединяет, так это дружественный интерфейс, обычно в виде графических окон и удобных значков программ и документов.
Прикладные программы - программы написанные специально для удовлетворения запросов пользователя ЭВМ. Компьютер используется в самых разных сферах деятельности человека - для оформительских работ, документооборота, мультимедиа - развлечения и отдыха, инженерных расчётов и тому подобное. Поэтому пользователь сам определяет какие программы ему нужны. Прикладные программы обычно приобретаются отдельно и устанавливаются на компьютере по мере необходимости.
Инструментальные программы - программы для разработки программного обеспечения. Специфические программы: языки программирования, отладчики, компиляторы и так далее. Такие программы используются разработчиками программного обеспечения.
Для управления ресурсами ЭВМ и разработки компьютерных программ требуются знания в области программирования. Вычислительные машины программируются путём записи определённых кодов и данных в память машины, запуск написанных программ и их отладку. Компьютерная программа написанная в кодах процессора выглядит примерно так, как показано на рисунке.
Очевидно, что такая запись программ очень трудна для понимания. Программист же, должен знать все коды и команды процессора. Для упрощения задач программирования был разработан специальный язык программирования, где вместо кодов команд программист записывает символьные обозначения этих команд которые легко запоминаются. Этот язык называется Ассемблер (Assembler). Пример записи программы на языке Ассемблер:
MOV AX,0123H ;Записать шестнадцатеричное число 0123 в регистр AX
ADD AX,0025H ;Прибавить шестнадцатеричное число 25 к содержимому регистра AX
MOV BX,AX ;Переслать значение регистра AX в BX
ADD BX,AX ;Прибавить BX к AX
MOV CX,BX ;Переслать BX в CX
SUB CX,AX ;Вычесть AX из CX
Язык Ассемблер облегчает программисту работу, но требует от программиста хорошего знания аппаратной части компьютера. На Ассемблере программируют и сейчас, когда нужно написать программу драйвера или управления вводом вывода для портов. Для программирования рядовым пользователем компьютера разработаны языки высокого уровня, такие как Basic, Pascal, C, Fortran и т.п.
В этих языках целые блоки написанные в машинных кодах имеют осмысленные названия, слова понятные программисту. Например: Read - прочитать данные с клавиатуры; Write - вывести данные на экран; Х = Y + Z (переменная Х равна Y плюс Z) и так далее.
Всякий язык программирования высокого уровня имеет компилятор - специальную программу которая преобразует написанную программу в коды микропроцессора.
Наиболее популярные, на сегодняшний день, являются языки:
Basic - Базовый язык программирования, разрабатывался изначально как язык обучения программированию. Но со временем развился в язык Visual Basic для операционной системы Windows.
Pascal - структурный язык программирования. Программы написанные на этом языке легко читаются, понятны, не имеют команд перехода из одной части программы к другой. Программа пишется с использованием готовых и написанных пользователем процедур и функций. Имеет средства написания процедур и функций на языке Ассемблера. С появлением операционных систем с графическим интерфейсом и объектно - ориентированной направленностью, язык Паскаль перерос в объектно ориентированный язык Object Pascal. Дальнейшим развитием языка стали разработки фирмы Borland - язык визуального программирования Delphi и аналогичный ему проект Lazarus.
Язык программирования С (си) - во многом похож на язык Паскаль, но имеет больше средств для программного доступа к ресурсам компьютера. Си, так же как и Паскаль "перерос" в объектно ориентированный язык С++. Благодаря своей популярности, язык С и С++ используется как средство разработки программ практически на любой платформе (операционной системе). Многие современные языки программирования, такие как Java, Java Script имеют синтаксис и структуру схожую с языком Си.