Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Классификация программного обеспечения ПК



Глава 5. Общесистемное программное обеспечение

В результате изучения данной темы студент должен:

знать:

- принципиальные положения классификации программных средств;

- базовые основы построения и функционирования операционных систем, их назначение и функции;

уметь:

- принимать участие в выборе современных операционных сред и информационно-коммуникационных технологий для информатизации и автоматизации решения прикладных задач и создания информационных систем;

- анализировать рынок программно-технических средств для решения прикладных задач и создания информационных систем;

- четко формулировать свои требования как пользователей к информационным системам;

быть компетентным:

- при взаимодействии со специалистами в области компьютерных технологий.

Классификация программного обеспечения ПК

Программное обеспечение - это совокупность программ с соответствующей документацией, предназначенных для решения задач на ПК. Программное обеспечение часто называют софт от английского слова software, впервые примененное математикомДжономТьюки в 1958 году.Программное обеспечение входит в состав комплексного обеспечения ПКнаряду с техническим (аппаратным), математическим, информационным, лингвистическим, организационным и др. обеспечением.

Программное обеспечение принято подразделять по назначению на системное, прикладное и инструментальное (см. Рис.1).

 

Рис.1 Классификация Программного обеспечения

Системное программное обеспечение координирует работу различных компонентов компьютера и играет роль посредника между прикладными программами и техническими средствами ПК. Главной составляющей системного программного обеспечения, управляющего работой компьютера, является операционная система - ОС (Operatingsystem – OS).

Прикладное программное обеспечение (applicationsoftware) – это компьютерные программы, написанные для пользователей или самими пользователями и реализующие конкретные прикладные задачи. Примером прикладного программного обеспечения являются программы редактирования текстовых документов, создания рисунков или графиков, обработки информационных массивов и т.д.

Инструментальное ПО (средства разработки программного обеспечения)– это программное обеспечение, которое используется в процессе проектирования, разработки и сопровождения программ. К этому классу относят системы программирования, а также относят систе́мы управле́ния ба́зами да́нных (СУБД), которые имеют служебное назначение. Инструментальное ПО можно считать подмножеством Прикладного ПО.

Рассмотрим подробнее эти три вида программного обеспечения.

Систе́мное програ́ммное обеспе́чение

Систе́мное програ́ммное обеспе́чение —комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление такими компонентами вычислительной системы как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование и др. Систе́мное програ́ммное обеспе́чение выступает в роли «межслойного интерфейса». С одной стороны этого «межслойного интерфейса» - аппаратура компьютера, а с другой - приложения пользователя. В отличие от Прикладного программного обеспечения, Системное ПО не решает конкретные прикладные задачи пользователя, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.

 

Рис 2. Место системного ПО в многоуровневой структуре компьютера

Системное программное обеспечение в свою очередь можно разложить на следующие основные составляющие:

.

 

Рис.3 Структура Системного ПО

BIOS ( basicinput/outputsystem )— «базовая система ввода-вывода» — представляет собой набор записанных ("зашитых") в ПЗУ (микросхемуEEPROM) компьютера микропрограмм, которые обеспечивают начальную загрузку компьютера и последующий запуск операционной системы.

"Зашитые" программы - это программы, встроенные в цифровые электронные устройства. BIOS(например, в IBM PC совместимых компьютерах) является фактически частью операционной системы, но хранящейся в постоянной памяти. В некоторых достаточно простых вычислительных системах вся операционная система может быть встроенной.

Для новых платформпрограммного обеспечения компания Intel на замену традиционному BIOS предлагает EFI (ExtensibleFirmwareInterface). EFI — интерфейс между операционной системой и микропрограммами, управляющими низкоуровневыми функциями оборудования.Последняя версия носит название UEFI (UnifiedExtensibleFirmwareInterface). Функцией этого интерфейса является инициализация оборудования при включении системы и передача управлениязагрузчику операционной системы. UEFI предназначен для замены BIOS — интерфейса, который традиционно используется всеми IBM PCсовместимыми персональными компьютерами.На компьютерах архитектуры IBM PC запуск загрузчика осуществляется программным обеспечением BIOS.

Загрузчикоперационной системы — входит в состав системного программного обеспечения. Обеспечивает загрузку операционной системысразу после включения компьютера. Загрузчик операционной системы:

· обеспечивает необходимые средства для диалога с пользователем компьютера (например, загрузчик позволяет выбрать операционную систему для загрузки);

· приводит аппаратуру компьютера в состояние, необходимое для старта операционной системы;

· загружает операционную систему в ОЗУ. Загрузка операционной системы не обязательно происходит с жесткого диска. Загрузчик может получать операционную систему по сети.

· передаёт управление операционной системе.

Дра́йвер ( driver) устройств — это компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства. Драйвер необходим для работы с любым устройством (как внешним, так и внутренним). Обычно с операционными системами поставляются драйверы для основных компонентов компьютера, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких, как видеокарта или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.

Операционная система - это комплекс системных программ, обеспечивающих управление ресурсами ПК, а также отвечающих за загрузку и выполнение прикладных программ пользователя, взаимодействие с пользователями. В большинстве вычислительных систем ОС являются основной, наиболее важной частью Системного ПО.

Основными функциями современных ОС являются:

· Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение.

· Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройствам ввода-вывода).

· Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальной памятью).

· Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, компакт-диск и т. д.).

· Пользовательский интерфейс.

· Сетевые операции, поддержка сетевых протоколов.

Дополнительными функциями являются:

· Параллельное выполнение задач (многозадачность).

· Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.

· Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей или приложений.

· Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (авторизация).

Предшественниками ОС были служебные программы (загрузчики), а также библиотеки часто используемых программ. Их начали разрабатывать в связи с появлением универсальных компьютеров 1-го поколения (конец 1940-х годов 20-го столетия). Служебные программы должны были облегчить взаимодействие оператора стехническими средствами, а использование библиотек служебных подпрограмм избавило бы от многократного программирования одних и тех же процессов (операций ввода-вывода, вычисления математических функций и т. п.).

Современная ОС любого компьютера (мэйнфрейма или ПК) –очень большая программа. Поэтому в оперативной памяти всегда хранится лишь часть ОС, называемая ядром (kernel). Большая же часть ОС хранится на жестком диске. Когда какая-либо часть операционной системы необходима для выполнения данного приложения, эта часть загружается с жесткого диска в ОЗУ. Диск, на котором хранится операционная система, называется системным (systemdisk). Одновременно с этим существует ряд вычислительной техники, для которых ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях, сотовых телефонах и т. п. Такой микрокомпьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся при включении. Простые игровые приставки, также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры, могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки работают под управлением собственных ОС.

Одна из основных обязанностей операционной системы – обеспечивать и поддерживать диалог пользователя с компьютером, что достигается с помощью пользовательского интерфейса. Интерфейс пользователя – это средства взаимодействия компьютера с пользователем.

У прошлых операционных систем, таких как DOS, интерфейс был реализован на базе командной строки. Для выполнения какой-либо операции, пользователю нужно было набирать в командной строке соответствующие команды. Поскольку пользователю необходимо выполнять разные действия с программами и документами, требовалось помнить множество различных команд.

Современные операционные системы обладают графическим пользовательским интерфейсом (GraphicalUserInterface, GUI). Каждый объект системы, будь то документ или программа, отображается графическим символом, называемым пиктограммой или значком (icon). Сложный набор команд может быть выполнен несколькими щелчками мыши по пиктограммам.Графический пользовательский интерфейспомогает пользователю работать в многозадачном режиме, так как каждая запущенная программа отображается на экране в отдельной области – окне (window). Чтобы перейти из одного запущенного приложения в другое, достаточно просто щелкнуть мышью по любой части окна нужной программы. Многие графические пользовательские интерфейсы, чтобы облегчить пользователю ввод команд и данных,используют систему всплывающих экранных меню (pull-downmenu) и дополнительные диалоговые окна.Графический пользовательский интерфейс позволяет выполнять основные операции, такие как получение помощи, сохранение или печать документов одним и тем же способом в любом приложении. Даже работа с сетями может полностью вестись черезграфический пользовательский интерфейс.

Уже в50х-60-х годах прошлого века были сформированы и реализованы основные идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим, разделение времени и многозадачность, разделение полномочий, реальный масштаб времени, файловые структуры и файловые системы.

Рассмотрим основные функциональные свойства современных ОС такие какмногозадачность, многопоточность, виртуальная память и симметричная многопроцессорная обработка.

Многозадачность – это механизм, позволяющий выполнять на компьютере несколько задач. В системах с поддержкой многозадачности компьютер используется более эффективно, благодаря возможности одновременной загрузки в память не одной, а нескольких программ. В зависимости от вида компьютера, применяется несколько видов реализации этого механизма.

Рис.4 Система без поддержки многозадачности

Как показано на Рис. 4, система без поддержки многозадачности может выполнять только одно приложение в определенный момент времени. Такой режим работы компьютера не позволяет полностью использовать все его ресурсы – процессор недогружен, большая часть оперативной памяти остается свободной, периферийные устройства находятся в ожидании команд ввода или вывода информации. В случае же реализации механизма многозадачности (см. Рис.5)можно запустить

5 cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAACNAQAAX3Jl bHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEAdXua3X0PAABtUgAAFgAAAAAAAAAAAAAAAACMAgAAZHJz L2RpYWdyYW1zL2RhdGExLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQBmIwxaHgEAAF8CAAAOAAAAAAAAAAAA AAAAAD0SAABkcnMvZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQDSM9z5HQEAAGYDAAAZAAAAAAAA AAAAAAAAAIcTAABkcnMvX3JlbHMvZTJvRG9jLnhtbC5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAAaaJbXc AAAABQEAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAA2xQAAGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAD wKI8EQQAAN9BAAAYAAAAAAAAAAAAAAAAAOQVAABkcnMvZGlhZ3JhbXMvY29sb3JzMS54bWxQSwEC LQAUAAYACAAAACEAWcukmtsDAAANUQAAHAAAAAAAAAAAAAAAAAArGgAAZHJzL2RpYWdyYW1zL3F1 aWNrU3R5bGUxLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4E412QBQAAKnYAAAYAAAAAAAAAAAAAAAAAEAe AABkcnMvZGlhZ3JhbXMvbGF5b3V0MS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAqIufd6IHAACbPQAAGQAA AAAAAAAAAAAAAAC2MgAAZHJzL2RpYWdyYW1zL2RyYXdpbmcxLnhtbFBLBQYAAAAACgAKAJsCAACP OgAAAAA= ">

Рис.5 Система с поддержкой многозадачности

некоторое множество приложений. Самое важное при реализации этого механизма – не допустить приложениям одновременно претендовать на одни и те же ресурсы компьютера,например, на центральный процессор, оперативную память или периферийные устройства. В случае многозадачности для оперативной памяти применяется разделение ее адресного пространства на отдельные непересекающиеся области и выделение таких областей каждому запущенному приложению. Таким образом, получается, что каждая отдельная программа работает в отведенном ей месте памяти и не конфликтует с другими программами. С разделением ресурсов процессора дело обстоит иначе,так как процессор может выполнять только одну операцию за цикл. Чтобы программы, находящиеся в ОЗУ могли выполняться практически одновременно, процессор переключается с одной программы на другую. При этом на выполнение каждой из них выделяется определенный квант времени работы процессора (около двух миллисекунд). Интервал времени ничтожно мал, так как процессор работает на уровне наносекунд и за две миллисекунды успевает произвести множество операций. Для пользователя незаметно, что компьютер обрабатывает все программы по очереди.В результате создается видимость, что все запущенные приложения выполняются одновременно.Помимо этого, каждой программе (приложению) назначается приоритет. Команды приложений с более высоким приоритетом обрабатываются в первую очередь. В случае равного приоритета, приложения выполняются в порядке очередности. Благодаря многозадачности, можно, например, запустить web-браузер, а пока модем выполняет операцию соединения с провайдером услуг Интернета, отредактировать или распечатать отчет, выданный сервером баз данных.Обычно программе, обрабатывающей вывод данных на печать, присваивается более низкий приоритет, чем редактору электронной почты. Таким образом операционная система решает, какие ресурсы компьютера будут использованы, какие программы будут запущены и в каком порядке будут следовать эти и другие операции.

Многопоточность - механизм по основным принципам схожс многозадачностью. В целях более эффективного использования ресурсов компьютера, некоторые задачи делятся на отдельные потоки, каждому из которых также назначается приоритет и выделяется интервал процессорного времени. В некоторых операционных системах такие процессы получили название нитей. Благодаря многопоточности, можно в одном приложении, например в мультимедийном графическом редакторе, одновременно обрабатывать один объект, производить расчет траектории движения другого объекта и распечатывать третий. Многопоточность широко используется для печати. Чтобы не ждать, пока приложение обработает задание на печать, этот процесс выполняется в так называемом фоновом режиме

Виртуальная память позволяет выделить часть дополнительной памяти на жестком диске, чтобы в дальнейшем система рассматривала эту часть как продолжение оперативной памяти. В результате компьютер может адресовать больше памяти. Применение этого механизма, также как и механизма многозадачности и многопоточности, позволяют добиться существенного повышения эффективности работы компьютера. Из-за того, что размер оперативной памяти ограничен, часть программного кода каждой из программ записывается на жесткий диск,освобождая таким образом оперативную память для других программ. Однако следует помнить, что жесткие диски намного медленнее ОЗУ, поэтому для эффективной работе компьютера размер оперативной памяти должен быть достаточно большим.

Симметричная многопроцессорная обработка (SymmetricMultiProcessing, SMP)– это способность операционной системы работать с компьютером, в котором установлены два и более процессора. Операционная система в данном случае должна обеспечивать балансировку нагрузки, чтобы обеспечить работу каждому из процессоров. Механизм SMP может использоваться как при выполнении одной программы, так и нескольких приложений – в любом случае нагрузка распределяется равномерно.

Благодаря реализации вышеописанных идей решаются следующие основные задачи ОС:

Распределение (allocates) и назначение (assigns) ресурсов компьютера. Операционная система распределяет ресурсы компьютера между приложениями, находящимися в очереди на исполнение. Например, в число задач операционной системы входит выделение отдельной области памяти каждому запущенному приложению и необходимым ему данным, а также управление устройствами ввода-вывода (клавиатурой, принтером, монитором, сетевой картой и т.п.).

Планирование (schedules) и использование ресурсов компьютера во время исполнения задач. Задача ОС – скоординировать работу всех компонентов компьютера так, чтобы все приложения выполнялись как можно быстрее и эффективнее. Для этого операционной системе необходимо осуществлять планирование использования различных ресурсов компьютера (прежде всего, ЦП, ОЗУ и жесткого диска). Как правило, каждой задаче присваивается приоритет выполнения, в соответствии с которым и осуществляется планирование.

Осуществление текущего контроля (monitoring) работы компьютера.ОС контролирует работу компьютера, отслеживает стадии выполнения каждой задачи, может вести журнал учета использования компьютера.Например, какие программы были запущены, наблюдались ли случаи несанкционированного использования программ или данных и др.

 

К Системному программному обеспечению относятся также различные утилиты (utilities) – служебные программы для обслуживания компьютера ипериферийных устройств, расширяющие возможности ОС.Утилиты - программы, предназначенные для решения узкого круга вспомогательных задач.

Утилиты используются для :

· Мониторинга показателей датчиков и производительности оборудования — мониторинг температур процессора, видеоадаптера; чтение S.M.A.R.T. жёстких дисков.

· Управления параметрами оборудования — ограничение максимальной скорости вращения CD-привода; изменение скорости вращения вентиляторов.

· Контроля показателей — проверка ссылочной целостности; правильности записи данных и т.д.

Типы утилит :

· Дисковые утилиты (Работа с диском)

o Дефрагментаторы - перераспределение файлов на диске, при котором они будут располагаться в непрерывных областях.

o Проверка диска — поиск неправильно записанных либо повреждённых различным путём файлов и участков диска и их последующее удаление для эффективного использования дискового пространства.

o Очистка диска — удаление временных файлов, ненужных файлов, чистка «корзины».

o Разметка диска — деление диска на логические диски, которые могут иметь различные файловые системы и восприниматься операционной системой как несколько различных дисков.

o Резервное копирование — создание резервных копий целых дисков и отдельных файлов, а также восстановление из этих копий.

o Сжатие дисков — сжатие информации на дисках для увеличения вместимости жёстких дисков.

· Утилиты работы с реестром.

· Утилиты мониторинга оборудования.

· Утилиты для тестирования оборудования.

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.