Совокупность эвм программного обеспечения. Понятие программного обеспечения эвм. История развития ОС
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ
Совокупность программ, работающих на данной машине, составляют ее программное обеспечение . Очевидно, что семействам программно совместимых ЭВМ доступно одно и то же программное обеспечение. В настоящее время создано колоссальное количество программных продуктов для всех типов компьютеров.
Их можно разделить на два класса:
1. Программы, обеспечивающие работу компьютера и доступ к нему
пользователя - системное программное обеспечение.
2. Программы, обеспечивающие решение практических задач из разных
областей науки, экономики, производства и т. п.
СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ.
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА.
Системное программное обеспечение - это набор программ, обеспечивающих нормальную работу и удобное использование ЭВМ. Основной и необходимой частью системного программного обеспечения является операционная система (ОС). Она управляет работой внешних устройств, ведет учет и распределение ресурсов машины: процессорного времени, оперативной и внешней памяти, внешних устройств, обеспечивает интерфейс (связь) с
пользователем.
Операционная система есть на любой работающей машине, причем для каждого типа машин существует собственная ОС, а зачастую и несколько ОС. Операционные системы могут классифицироваться по ряду признаков.
1. Количество одновременно решаемых задач.
Если в текущий момент на машине обрабатывается одна задача и все ресурсы ЭВМ выделяются ей, то такой режим называется однопрограммным режимом работы. Этот режим существенно упрощает работу ОС и используется для мини - и микро-ЭВМ, является основой для ПЭВМ.
Мультипрограммный режим работы - это такой режим, при котором в текущий момент в оперативной памяти находится несколько программ, которые делят все ресурсы машины. При этом ОС решает сложные задачи по учету и распределению ресурсов, защите программ и данных друг от друга. Обычно задачи поочередно, в соответствии с их приоритетами получают
определенный квант времени процессора. Такой режим работы естественно резко увеличивает накладные расходы (например, для машин IBM-360/370 и OS 360/370 до 80% процессорного времени использовалось самой ОС и только 20-25% под сами задачи), но является оправданным и эффективным для больших машин со значительными ресурсами.
2. Способ взаимодействия с пользователем.
1) пакетный режим
Задачи и данные в этом режиме готовятся заранее, оформляются в виде блока (пакета), а затем передаются для выполнения, в результате которого пользователь получает готовые результаты. При этом пользователь не может вмешиваться в процесс решения задачи.
Такой режим используется обычно для больших ЭВМ с мультипрограммной ОС.
В этом режиме пользователь выполняет задание по шагам, может проанализировать результаты очередного шага и определить ход дальнейших действий. Такой режим предпочтителен для однопрограммного монопольного режима, но часто используется для мультипрограммного. В этом случае он называется режимом разделения времени.
3. Время ответа на запрос.
Если ЭВМ используется для управления реальным процессом (технологическим, производственным и др.), то самым важным является время ответа на запрос. Для таких применений ЭВМ разрабатывают специальные ОС, которые называются системами реального времени.
Другие ОС тоже небезразличны ко времени ответа на запрос,
но оно не имеет такого значения.
Операционная система определяет (практически полностью) среду работы пользователя, вернее его задач. Поэтому программы, разработанные в одной ОС обычно требуют переделок при переносе их в другую ОС.
В настоящее время для персональных ЭВМ совместимых с IBM PC самой распространенной является MS-DOS разных версий (однопрограммная, диалоговая) и все чаще стала использоваться система WINDOWS.
Но самой распространенной ОС для разных типов машин является система UNIX (мультипрограммная, диалоговая), которая претендует также на роль единой ОС, обеспечивающей одну среду пользователя для разных машин.
Операционная система MS-DOS для IBM PS совместимых компьютеров будет рассмотрена дальше.
ЯЗЫКИ И СИСТЕМЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ
Операционная система обеспечивает лишь выполнение программ. Их написание, отладка должны выполняться другими программными средствами. Поскольку машина может исполнять программы только на машинном языке, а человеку описывать алгоритмы на таком уровне затруднительно, то уже в начале использования компьютеров были разработаны языки
программирования - специализированные формальные средства описания алгоритма задачи и специальные программы, которые обеспечивают перевод с языка программирования на машинный язык, так называемые трансляторы. К числу первых языков программирования относятся такие языки как Фортан и Алгол.
В настоящее время насчитывается несколько тысяч языков программирования, но наиболее распространены из них около десятка. Среди них различают универсальные, предназначенные для написания любых алгоритмов, и специализированные, ориентированные на описание определенного круга задач.
Кроме того, языки классифицируются по уровням. Если нижним уровнем считать машинный язык, а верхним - естественный, то можно различать языки низкого и высокого уровня.
К языкам низкого уровня относятся автокоды, мнемокоды и ассемблеры. Это машинно-ориентированные языки, по конструкции операторов близкие к машинному, но позволяющие использовать мнемокоды команд и символическую адресацию. Для всех машин во всех операционных системах существуют ассемблеры, иногда несколько. Программы, написанные на них, очень эффективны. В частности программы ОС обычно написаны на ассемблере.
Языки высокого уровня позволяют описывать задачу на некотором подмножестве естественного языка, обычно английского. К их числу относятся Паскаль, Си, Фортран, Клиппер, Лисп, Пролог, Бейсик и многие другие.
Паскаль, Фортран, Си - это универсальные алгоритмические языки. Лисп и Пролог - специализированные языки для задач логического вывода, обработки сложных структур данных и логических умозаключений. Они используются для разработки экспертных систем, доказательств теорем и т. д.
Для всех этих языков существуют трансляторы, а иногда и несколько для разных типов машин. Трансляторы могут работать в двух режимах:
Компиляция; при этом весь текст законченной программы, написанной на соответствующем языке программирования, переводится в программу на машинном коде (объектном коде).После дополнительной обработки такая программа уже может работать независимо от языка, на котором она написана.
Интерпретация; при этом происходит пооператорный
перевод и исполнение программы. Такой режим очень удобен для
отладки простых программ. Но для больших программ практически
непригоден, т. к. требует для исполнения программы наличия в
памяти интерпретатора.
В настоящее время для написания, трансляции и отладки программ используются различные TURBO-системы (TURBO-C, TURBO-PASCAL и др.), в которые включены, помимо транслятора, простые редакторы текстов для подготовки программ, средства отладки, сборки готовым программ из объектных модулей.
ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
Прикладное программное обеспечение (ППО) ЭВМ - это совокупность программ, обеспечивающих решение практических задач из разных областей знания. ППО составляет большую часть общего ПО. Трудно, да и практически невозможно, перечислить все программные средства, входящие в ППО, но можно попытаться определить основные классы или типы ППО. При этом следует помнить, что это деление достаточно условно. Если взять за основу уровень сложности программного продукта, то можно выделить следующие классы:
1. простые, зачастую отдельные программы, написанные программистом
для решения его собственных задач и используемые в основном им же.
2. программа или система для решения некой сложной комплексной
задачи, обеспечивающей автоматизацию некоторого процесса, формы
деятельности и т. д. Но подобная система может использоваться только в
сопровождении разработчика и рассчитана на применение в конкретных
условиях.
3. Системы, пакеты программ, комплексы, автоматизирующие некоторый
процесс, сторону деятельности предприятия организации и т. д.
возможность настройки на конкретное применение в заданных
условиях (например, на размерность задачи, объем обрабатываемой
информации, конфигурация машины и др.).
Такая система уже является коммерческим продуктом. В настоящее время существуют специальные правовые нормы по распространению и использованию таких пакетов.
На сегодняшний день такие программные средства составляют
большую часть всего ПО.
Среди них различают:
1) методо-ориентированные пакеты программ (в основном
научного характера)
2) проблемно-ориентированные системы, обеспечивающие
автоматизацию некоторой области деятельности предприятия
Если за основу взять уровень разумности или "интеллектуальности" системы, то можно различить:
1. "Жесткие" или "примитивные" системы, выполняющие четко очерченную
и сформулированную задачу по определенному алгоритму. Такими
является основная часть работающих сейчас программ.
2. Программы, которые сами определяют и уточняют алгоритм решения
задачи, в зависимости от условий и накопленного опыта. Большая часть
работающих экспертных систем относится к к этому типу.
3. Системы, которые берут на себя постановку задачи из трудно
формализуемых областей, определяющие алгоритм ее решения и
исполняющие его. Это так называемые системы с элементами
искусственного интеллекта. В настоящее время примером такого
рода систем могут служить некоторые экспертные системы.
Общая схема ЭВМ с поставленным на ней программным обеспечением может быть представлена в следующем виде:
¦Системы с эл-тами искусственного интеллекта ¦
¦ ¦Текстовые ред., САПР, прикл. пакеты¦ ¦
¦ ¦ ¦Языки программирования¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ Си, Паскаль, СУБД и др.¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ - ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ О С ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ЭВМ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ L ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ L- ¦ ¦ ¦
ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА MS DOS
Для ПЭВМ, программно совместимых с IBM PC, существует несколько ОС, таких как MS DOS, UNIX, WINDOWS и др. Наиболее распространенной среди них является MS DOS, т. к. она наиболее проста и требует мало ресурсов. Ее разумно использовать для машин класса ХТ, 286, 386. WINDOWS и UNIX требуют значительного количества ресурсов, но при этом обеспечивают некоторые дополнительные возможности: мультизадачность и развитый интерфейс.
Программой
называется последовательность машинных команд, позволяющая получить требуемый результат при заданных начальных (исходных) данных. Совокупность программ различного назначения носит название программного обеспечения (ПО). Возможности компьютеров в большей мере определяются наличие развитого программного обеспечения.
Программное обеспечение принято подразделять на четыре класса: прикладное, системное, вспомогательное и инструментальное.
Системное программное обеспечение, к которому относились операционные системы, драйверы устройств, операционные надстройки и оболочки, предназначено для управления аппаратными ресурсами компьютера.
Операционная система
(ОС) — это главный программный комплекс, осуществляющий управление вычислительного процесса. ОС объединяет множество элементарных операций при работе с внешними устройствами и памятью в подпрограммы, которые затем используются другими программами. Командный процессор операционной системы взаимодействует с пользователем и обрабатывает команды, набранные пользователем. На железнодорожном транспорте применялись широко известные в свое время такие ОС как MS DOS и CP/M.
Для управления работой аппаратных устройств — клавиатуры, дисплея, принтера, расширенной памяти используются программы — драйверы. Принцип работы драйверов заключается в том, чтобы каждую команду — например, записи на диск представить в виде набора элементарных операций — включение двигателя, перемещения магнитной головки и т.п. В операционной системе MS-DOS, начиная с версии 2.0 принята концепция устанавливаемых драйверов, т.е драйверов, хранящихся на диске в виде файлов.
Операционные надстройки и операционные оболочки разработаны с учетом включения в операционные системы удобного пользовательского интерфейса, который предусматривает реализацию движения курсора по меню, нажатие на определенные клавиши для выполнения требуемых функций.
Операционные надстройки
предназначены для удобной работы пользователя с каталогами и файлами. Они позволяют изображать содержание каталогов на дисках, копировать, переименовать файлы и каталоги, просматривать файлы различных форматов (текстовые, архивированные, базы данных, электронные таблицы), изменять атрибуты файлов, осуществлять поиск файлов на диске. Примером такой программы является Norton Commander.
Операционные оболочки
, как следует из их названия, представляют собой комплекс различных программных средств. В их число входят драйверы различных устройств, коммутационные программы (для связи нескольких компьютеров между собой), программы фоновой печати (печать происходит параллельно с выполнением других программ), программы общего назначения: текстовый и графический редактор, календарь, калькулятор.
Оболочки значительно расширяют возможности операционной системы.
Утилиты
— это системные программы вспомогательного назначения. Их основное назначение — создание дополнительных возможностей для пользователей. Это программы оптимизации и динамического сжатия диска, фоновой печати, антивирусные программы, архиваторы и многое другое. Распространение получили также комплексы программ утилитов, к их числу относятся Norton Utilities и PC Tools Deluxe.
Некоторые системные программы постоянно находились в памяти компьютера. Такие программы носят название резидентных в памяти программ. Существовали два типа резидентных программ: резидентные утилиты и всплывающие программы.
Резидентными утилитами (программами TSR) называются программы, которые загружаются в память и доступны даже в те моменты, когда работает другая прикладная программа.
Всплывающими программами (pop-up) называются в памяти программы, которые хоть и загружаются в память, но не выполняются до тех пор, пока пользователь не нажмет определенную комбинацию клавиш или не произойдет некоторое событие (например, получение сообщения по сети). Следует обратить внимание, что всплывающие программы снижают быстродействие компьютера. К всплывающим программам относились программы-фильтры, “перехватывающие” те обращения к операционной системе, которые теоретически могут использовать компьютерные вирусы: запись в выполняемые и системные файлы, запись на диск по абсолютному адресу, форматирование диска. Действие программ-фильтров было основано на программном перехвате действий, которые казались подозрительными: чаще всего это были перехват команд на запись данных в файл.
Диагностические программы предназначены для тестирования электронных устройств компьютеров, гибких и жестких магнитных дисков. Наиболее распространены программы тестирования магнитных дисков. Такие программы проверяют таблицу размещения файлов, структуру каталогов, наличие ошибок на диске. Ход проверки отображается на экране; при обнаружении ошибок пользователю предлагался один или несколько способов исправления. Из программ диагностики наиболее часто можно было увидеть программу NDD из комплекса Norton Utilities.
Коммуникационные программы предназначены для связи компьютеров и обмена файлами между ними.
Программы-архиваторы
— один из видов наиболее распространенных программ-утилит, позволяющих сохранять файлы в сжатом виде. Для определения списка упакованных файлов архивный файл содержит оглавление, где указаны название заархивированных файлов и их атрибутов, исходный размер файла и после сжатия, процент сжатия или отношение сжатого файла к исходному, код циклического контроля.
Все архиваторы обладали схожим перечнем возможностей. Они архивировали (упаковывали) файлы, исключали часть файлов из числа архивирующих, создавали саморазархивирующие архивы, сохраняли файлы в архиве под паролем. Пожалуй самым распространенным на железных дорогах архиватором являлся архиватор ARJ, который используется и до настоящего времени.
Для защиты программного обеспечения от компьютерных вирусов используют специализированные антивирусные программы. Пожалуй самыми распространенными на железных дорогах антивирусными программами являлись Dr.Web и Касперский.
Значительную часть программного обеспечения, применяемого на железнодорожном транспорте составляют прикладные программы. Наиболее часто персональный компьютер использовался в качестве мощной печатающей машинки.
Типичный набор возможностей текстового редактора, которые использовали специалисты железнодорожного транспорта включал в себя команды: считывания и записи текстового файла на диск, перемещения курсора по тексту, стирания, вставки и замены символов, поиска символов в тексте и их замены, форматирования документа, установки межстрочных интервалов, нумерации страниц.
Очень существенным достоинством для текстового редактора было его оснащение программами для проверки правильности написания слов — спеллерами. Спеллер содержал словарь, по которому осуществлялась проверка. Если обнаруживалось неизвестное слово, то пользователю выдавалось предупреждение — звуковой сигнал (в редакторе Лексикон), или специальное окно (в редакторе Word). Следует отметить, что последний редактор завоевывал популярность благодаря наличию функции Автокоррекция, позволяющую автоматически в процессе набора текста исправлять наиболее часто повторяющиеся ошибки пользователя. Наличие спеллера позволяло уменьшить количество орфографических ошибок, что очень важно при написании указаний, отчетов и телеграмм.
Табличные процессоры
, называемые часто электронными таблицами (spreadsheets), использовались для математической обработки больших массивов данных. Наличие в них огромного числа (до нескольких десятков) математических, статистических финансовых функций, средств для отображения данных в виде различных диаграмм и графиков, делало их незаменимыми при формировании отчетов по итогам работы, прогнозов на будущие периоды и многого другого.
Системы управления реляционными базами данных
(СУБД) использовались для хранения и обработки больших объемов числовой, текстовой и графической информации.
Первоначально, ориентируясь на то, что СУБД позволял осуществлять многочисленные операции (просмотр и редактирование записей, поиск по заданному критерию (условию), выполнение математических, логических и других функций), начали разрабатываться программы, в которых пользователь мог самостоятельно формировать текст запроса. Но возникающие при этом у рядовых специалистов трудности с освоением этого специфического языка программирования, а также проблема защиты данных от несанкционированного изменения привели к отказу от этой идеи.
Скорее всего единственный вид программ, который не нашел применение в управлении перевозочным процессом — это графические редакторы. Их возможности от самых простейших(прорисовка линий, окружностей и других графических примитивов) до мощнейших (работа по принципу Natural-Media, создание ландшафтов природы, эффектов отражения света, тени, генерация облаков, гор, волн на воде и т.п.) оказались невостребованными.
В то же время силами научно-исследовательских институтов, вычислительных центров железных дорог, коммерческих фирм разработано большое количество программ по ведению статистической отчетности, расчетам плана формирования грузовых поездов, определению тарифов и другим вопросам. Написание таких специализированных программ осуществлялось с помощью всех существовавших в момент разработки языков программирования. Поэтому можно найти программы написанные на Ассемблере, Си (C), Бейсик (Basic), Паскаль(Paskal), Фортран (fortran) и других языках. Однако даже на сегодняшний день многие эксплуатационные задачи на железнодорожном транспорте программно до сих пор не реализованы.
Система управления контейнерным парком
Программное обеспечение ЭВМ и его
основные характеристики. Классификация ПО.
Бурное развитие новой информационной технологии и расширение сферы ее применения привели к интенсивному развитию программного обеспечения (ПО). Достаточно отметить, что в 1996 г. мировым сообществом на программное обеспечение затрачено свыше 110 млрд. долларов. Причем тенденции развития ПО показывают, что динамика затрат имеет устойчивую тенденцию к росту, примерно 20% в год.
Системное программное обеспечение обеспечивает функционирование и обслуживание компьютера, а также автоматизацию процесса создания новых программ. К системному программному обеспечению относятся: операционные системы и их пользовательский интерфейс; инструментальные программные средства; системы технического обслуживания.
Операционная система - обязательная часть специального программного обеспечения, обеспечивающая эффективное функционирование персонального компьютерра в различных режимах, организующая выполнение программ и взаимодействие пользователя и внешних устройств с ЭВМ.
Пользовательский интерфейс (сервисные программы) - это программные надстройки операционной системы (оболочки и среды), предназначенные для упрощения общения пользователя с операционной системой.
Программы, обеспечивающие интерфейс, сохраняют форму общения (диалог) пользователя с операционной системой, но изменяют язык общения (обычно язык команд преобразуется в язык меню). Сервисные системы условно можно разделить на интерфейсные системы, оболочки операционных систем и утилиты.
Интерфейсные системы - это мощные сервисные системы, чаще всего графического типа, совершенствующие не только пользовательский, но и программный интерфейс операционных систем, в частности, реализующие некоторые дополнительные процедуры разделения дополнительных ресурсов.
Оболочки операционных систем предоставляют пользователю качественно новый по сравнению с реализуемым операционной системой интерфейс и делают необязательным знание последнего.
Утилиты автоматизируют выполнение отдельных типовых, часто используемых процедур, реализация которых потребовала бы от пользователя разработки специальных программ. Многие утилиты имеют развитый диалоговый интерфейс с пользователем и приближаются по уровню общения к оболочкам.
Инструментальные программные средства (системы программирования) - обязательная часть программного обеспечения, с использованием которой создаются программы. Инструментальные программные средства включают в свой состав средства написания программ (текстовые редакторы); средства преобразования программ в вид, пригодный для выполнения на компьютере (ассемблеры, компиляторы, интерпретаторы, загрузчики и редакторы связей), средства контроля и отладки программ.
Текстовые редакторы позволяют удобно редактировать, формировать и объединять тексты программ, а некоторые - и контролировать синтаксис создаваемых программ.
Программа, написанная на алгоритмическом языке, должна быть преобразована в объектный модуль, записанный на машинном языке (в двоичных кодах). Подобное преобразование выполняется трансляторами (ассемблером - с языка Assembler и компиляторами - с языков высокого уровня). Для некоторых алгоритмических языков используются интерпретаторы, не создающие объектный модуль, а при каждом очередном выполнении программы переводящие каждую ее отдельную строку или оператор на машинный язык. Объектный модуль обрабатывается загрузчиком - редактором связей, преобразующие его в исполняемую машинную программу.
Средства отладки позволяют выполнять трассировку программ (пошаговое выполнение с выдачей информации о результатах исполнения), производить проверку синтаксиса программы и промежуточных результатов в точках останова, осуществлять модификацию значений переменных в этих точках.
Системы технического и сервисного обслуживания представляют собой программные средства контроля, диагностики и восстановления работоспособности компьютера, дисков и т. д.
Прикладное программное обеспечение обеспечивает грешение
пользовательских задач. Ключевым понятием здесь является пакет
прикладных программ.
Под программным обеспечением информационных систем
понимается совокупность программных и документальных средств для
создания и эксплуатации систем обработки данных средствами
вычислительной техники.
Системное ПО
– это совокупность программ для
обеспечения работы компьютера. Системное ПО подразделяется на
базовое и сервисное. Системные программы предназначены для
управления работой вычислительной системы, выполняют различные
вспомогательные функции (копирования, выдачи справок, тестирования,
форматирования и т. д).
Базовое ПО включает в себя:
- операционные системы;
- оболочки;
- сетевые операционные системы.
- диагностики;
- антивирусные;
- обслуживания носителей;
- архивирования;
- обслуживания сети.
Прикладные программы называют приложениями. Они включает в себя:
- текстовые процессоры;
- табличные процессоры;
- базы данных;
- интегрированные пакеты;
- системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры);
- экспертные системы;
- обучающие программы;
- программы математических расчетов, моделирования и анализа;
- игры;
- коммуникационные программы.
- трансляторы;
- среду разработки программ;
- библиотеки справочных программ (функций, процедур);
- отладчики;
- редакторы связей и др.
Сохранено
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
Под программным обеспечением понимают совокупность программных средств для ЭВМ, обеспечивающих функционирование, диагностику и тестирование их аппаратных средств, а также разработку, отладку и выполнение любых задач пользователя с соответствующим документированием, где в качестве пользователя может выступать как человек, так и любое внешнее устройство, подключенное к ЭВМ и нуждающееся в ее вычислительных ресурсах.
К программному обеспечению относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:
Технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное программирование и др.)
Методы тестирования программ;
Анализ качества работы программ
Документирование программ.
Все программы по характеру использования и категориям пользователей подразделяются на два класса – утилитарные программы и программные продукты.
Утилитарные программы (программы для себя) предназначены для удовлетворения нужд их разработчиков. Чаще всего утилитарные программы исполняют роль сервиса в технологии обработки данных либо являются программами решения функциональных задач, не предназначенных для широкого распространения.
Программный продукт – комплекс взаимосвязанных программ для решения определенной проблемы (задачи) массового спроса, подготовленные к реализации как любой вид промышленной продукции.
Программные продукты можно классифицировать по разным признакам. Наиболее общей является классификация, в которой основополагающим признаком служит сфера использования:
Аппаратная часть компьютеров и сетей ЭВМ
Технология разработки программ
Функциональные задачи различных предметных областей.
Исходя из этого, выделяют три класса программных продуктов:
1) Системное программное обеспечение
2) Инструментарий технологий программирования
3) Пакеты прикладных программ – это комплекс программ, предназначенный для решения задач определенного класса (например: пакеты прикладных программ общего назначения, методо-ориентированные пакеты прикладных программ, проблемно-ориентированные пакеты прикладных программ, пакеты прикладных программ глобальных сетей ЭВМ и т.д.).
Системное программное обеспечение ЭВМ
Управляет всеми ресурсами ЭВМ (центральным процессором, памятью, вводом-выводом) и осуществляет общую организацию процесса обработки информации и интерфейсы между ЭВМ, пользователем, аппаратными и программными средствами.
Структура системного ПО:
| Операционная система |
BIOS – базовая система ввода-вывода – совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера, загрузки ОС в оперативную память и обеспечения взаимодействия ОС и приложений с различными устройствами ПК.
Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств, обеспечивающих:
1) Управление работой каждого блока ПК и их взаимодействием
2) Управление выполнением программ, запуск программ на выполнение
3) Всевозможные вспомогательные функции обслуживания
4) организация хранения информации во внешней памяти
5) поддержку интерфейса пользователя.
Таким образом, операционная система – это совокупность программ для организации диалога пользователя с компьютером, для управления аппаратурой и ресурсами, для запуска программ и выполнения многих других функций.
Каждая ОС состоит как минимум из трех обязательных частей:
1) ядро, командный интерпретатор, переводчик с программного языка на язык машинных кодов
2) специальные программы для управления различными устройствами – драйверы
3) удобная оболочка, с которой общается пользователь - интерфейс
Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор ОС.
Исходя из выполняемых функций, ОС делятся на однозадачные и многозадачные.
Однозадачные ОС - предназначены для работы одного пользователя в каждый конкретный момент с одной конкретной задачей. Типичным представителем таких ОС является MS-DOS.
Многозадачные ОС обеспечивают коллективное использование ЭВМ в мультипрограммном режиме разделения времени (т.е. в памяти ЭВМ находится несколько программ и процессор распределяет ресурсы компьютера между задачами). Представителями подобного класса ОС являются: Microsoft Windows 98, UNIX.
Еще один критерий – число пользователей ОС.
ОС бывает однопользовательской (предназначенной для обслуживания одного клиента: Windows 98) и многопользовательской (рассчитанной на работу с группой пользователей одновременно: Windows NT/2000/XP…)
Следующий критерий: тип интерфейса: командные (текстовые) и объектно-ориентированные (графические).
Также ОС делятся на сетевые и локальные. Сетевые ОС предназначены для управления ресурсами компьютеров, объединенных в сеть с целью совместного использования данных. Появление сетевых ОС обусловлено появлением локальных и глобальных сетей. Они предназначены для обеспечения доступа пользователя ко всем ресурсам вычислительной сети. Типичными представителями сетевых ОС являются Windows NT Server, UNIX, Solaris фирмы Sun и т.д.
В большинстве случаев сетевые ОС устанавливаются на один или более достаточно мощных компьютеров-серверов, выделяемых исключительно для обслуживания сети и совместно используемых ресурсов. Все остальные ОС будут считаться локальными и могут использоваться на ПК, а также на отдельном компьютере, подключенном к сети в качестве рабочей станции или клиента.
Основные особенности ОС WINDOWS
1. Вытесняющая многозадачность и многопоточность. Многозадачность может быть кооперативной и вытесняющей. При вытесняющей многозадачности распределением процессорного времени между программами занимается сама ОС. Она выделяет каждой задаче фиксированный квант времени процессора. По истечении этого кванта времени система вновь получает управление, чтобы выбрать другую задачу для активизации.
Многопоточность означает, что работающие программы могут разделяться на несколько частей, самостоятельно претендующих на процессорное время. Это обеспечивает одновременное выполнение программой нескольких, не связанных друг с другом операций.
2. Графический пользовательский интерфейс, использующий графический режим видеомонитора.
3. Подключение новых периферийных устройств по технологии Plug and Play (включай и работай). Дополнительные устройства подключаются специальными программами – мастерами, распознающими устройство. Если устанавливаемое устройство поддерживает технологию Plug&Play, то Microsoft Windows автоматически его обнаружит и выдаст инструкции Мастера Установки.
4. Наличие коммуникационных программных средств и программ для поддержки компьютерных сетей.
5. Наличие средств мультимедиа.
6. Интеграция с глобальной сетью Интернет. Интерфейс пользователя можно настроить на работу в Интернет. В этом случае Рабочий стол принимает вид Web- страницы, а ярлыки действуют как Web-ссылки, которые могут указывать не только на файлы компьютера, но и на данные в сети Интернет. В число программ, реализующих интеграцию с Интернет входят: программа Подключение к Интернет; программа электронной почты Outlook Express и т.д.
7. Повышение надежности и качества управления. Введены дополнительные программы, которые осуществляют проверку системных файлов, очистку и проверку диска, автоматическое техническое обслуживание, архивацию данных.
В 1992-1995 г. большинство компьютеров работало в среде MS-DOS под управлением операционной оболочки Windows 3.1, а затем основной стала операционная система Windows 95, в состав которой входит MS-DOS.
Летом 1998 года выпускается новая операционная система Windows 98 , которая по своей концепции принципиально не отличается от предыдущей версии. Однако Windows 98 гораздо стабильнее и надежнее, имеет улучшенный графический интерфейс, который представляет эффективную, надежную, универсальную среду работы. Нововведения касаются следующих позиций:
Интеграция с глобальной сетью Интернет
Повышение надежности и качества управления
Повышение производительности работы.
WindowsNT - сверхстабильная, надежная система, рассчитанная прежде всего на работу, а не на разные игры-развлечения: случаи ошибок и зависаний при работе в Windows NT встречаются крайне редко. Большая часть достоинств NT проявляется лишь в сетевом режиме работы, т. е. в связке с другими компьютерами.
Windows 2000 – была выпущена в нескольких вариантах: серверном (Server), для установки на главный, управляющий компьютер сети, и клиентском (Professional) – для рабочих станций.
Windows XP – первая ОС Microsoft с полностью настраиваемом интерфейсом. Нововведение: можно работать с компакт-дисками, как с обычными дискетами, перетаскивая на чистый диск нужные файлы непосредственно в Проводнике.
Под именем Windows XP была представлена целая линия операционных систем:
· Корпоративные: ОС Windows XP Server и Windows XP Professional
· Домашняя: Windows XP Home
Windows Server 2003 Standard Edition – сетевая ОС для предприятий малого бизнеса и отдельных подразделений организации:
· Поддерживает совместное использование файлов и принтеров
· Предоставляет безопасное подключение к Интернету
· Позволяет централизовать развертывание настольных приложений.
Семейство UNIX
Словом UNIX обозначается не одна ОС, а целое семейство ОС, предназначенных для больших промышленных компьютеров. UNIX создавалась прежде всего для профессионалов. Для данного семейства было важно обеспечить:
· Совместимость (программы, написанные под одну UNIX-систему д.б. работать и на другой)
· Переносимость (м.б. подстроить под любой компьютер)ъ
· Настраиваемость (каждый программист мог вносить в нее свои исправления, адаптируя ее под конкретный компьютер)
Операционная система Linux
Была создана в 1991 году Линусом Торвальдсом. Разительно отличается от всех других ОС:
· Единственная ОС, созданная любителем (в качестве дипломного проекта), распространяемая бесплатно.
· Открытая архитектура (ядро Linux распространяется в виде «исходных текстов» и открыто для изменения)
· Сегодня Linux уже устанавливается не только на серверы, но и на готовые ПК и даже ноутбуки.
Программное обеспечение (ПО) - комплекс программ обеспечивающих обработку или передачу данных предназначенных для многократного использования и применения разными пользователями. Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой. Конечная цель любой компьютерной программы - управление аппаратными средствами.
Операционная система - комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны - предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Сейчас в мире известны и обсуждаемы 2 операционные системы:
- - Windows-семейство операционных систем корпорации Microsoft, ориентированных на применение графического интерфейса при управлении.
- - MS-DOS - коммерческая операционная система фирмы Microsoft для IBM PC-совместимых персональных компьютеров. MS-DOS - самая известная ОС из семейства DOS, ранее устанавливавшаяся на большинство IBM PC-совместимых компьютеров. Со временем она была вытеснена ОС семейства Windows 9x и Windows NT.
Один из важных элементов программного обеспечения ЭВМ - это язык программирования - формальная знаковая система, предназначенная для записи компьютерных программ. Язык программирования определяет набор лексических, синтаксических и семантических правил, задающих внешний вид программы и действия, которые выполнит исполнитель (компьютер) под её управлением. Популярные языки программирования: паскаль - язык программирования общего назначения, один из наиболее известных языков программирования, используется для обучения программированию в старших классах и на первых курсах ВУЗов, является базой для ряда других языков; бейсик- семейство высокоуровневых языков программирования, который был разработан в 1963 году профессорами Дартмутского колледжа Томасом Курцем и Джоном Кемени, он предназначался для обучения программированию и получил широкое распространение в виде различных диалектов, прежде всего как язык для домашних компьютеров.
Программа - это упорядоченные последовательности команд.
Конечная цель любой компьютерной программы - управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода и нее осуществляет вывод данных на устройство вывода все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.
Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии.
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, т.е. мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике он обеспечивает распределение ПО на несколько взаимодействующих между собой уровней.
Уровни ПО представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на ПО предшествующих уровней.
Программное обеспечение современного компьютера очень разнообразно в соответствии с многообразием задач, решаемых пользователями с его помощью, и множеством операций, выполняемых устройствами компьютера.
Программное обеспечение делится на следующие виды:
- - программы начальной загрузки компьютера;
- - операционные системы (ОС);
- - файловая система;
- - операционные оболочки, предназначенные для обеспечения удобного для пользователя способа работы с файлами и запуска прикладных программ;
- - драйверы устройств.
Другой класс программного обеспечения - прикладное ПО.
В прикладном ПО можно выделить следующие группы программных средств (ПС):
- - ПС для обработки текстов;
- - ПС для обработки числовой информации;
- - ПС для обработки графической информации;
- - ПС для обработки звуковой информации.;
- - ПС, обеспечивающие работу в телекоммуникационных сетях;
- - ПС, обеспечивающие автоматизированное хранение информации - системы управления базами данных (СУБД);
- - ПС, используемые в процессах управления и диагностики;
- - ПС, применяемые для проведения исследовательских и проектно-конструкторских работ;
- - ПС, используемые в обучении - электронные учебники, тренажеры, тесты и пр.;
- - Игровые программы;
- - Программы, созданные пользователе
Для хранения и обработки больших объемов информации используются базы данных. Телефонный справочник является базой данных, в которой хранится информация об организациях. Записная книжка является базой данных, в которую записывается информация о людях. Библиотечный каталог является базой данных, которая хранит информацию о книгах. Каждая база данных хранит информацию о большом количестве объектов одинакового типа. Объекты одного типа обладают одинаковым набором свойств, поэтому база данных хранит для каждого объекта значения этих свойств. База данных позволяет упорядоченно хранить данные о большом количестве однотипных объектов, обладающих одинаковым набором свойств. В настоящее время широкое распространение получили компьютерные базы данных. Система управления базами данных - это приложение, позволяющее создавать базы данных и осуществлять в них сортировку и поиск данных. Осуществляется с помощью Microsoft Excel, Microsoft Word иOpen Office Writer.
