Файловая структура операционных систем. Операции с файлами.

Назначение и классификация программного обеспечения. ЭВМ.

Программное обеспечение.

Программные средства реализации информационных процессов.

 

Программное обеспечение — это совокупность программ, позволяющих осуществить на компьютере автоматизированную обработку информации. Программное обеспечение делится на системное(общее)и прикладное(специальное).

Системное программное обеспечение обеспечивает функционирование и обслуживание компьютера, а также автоматизацию процесса создания новых программ. К системному программному обеспечению относятся: 1) Операционные системы и их пользовательский интерфейс; 2) Инструментальные программные средства; 3) Системы технического обслуживания.

1) 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.

3) 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.

4) Оболочки операционных систем предоставляют пользователю качественно новый по сравнению с реализуемым операционной системой интерфейс и делают необязательным знание последнего.

Утилитыавтоматизируют 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.

2) 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.

3) Системы технического и сервисного обслуживания представляют собой программные средства контроля, диагностики и восстановления работоспособности компьютера, дисков и т. д.

Прикладное программное обеспечение обеспечивает решение пользовательских задач. Ключевым понятием здесь является пакет прикладных программ.

Пакет прикладных программ — это совокупность программ для решения круга задач по определенной тематике или предмету. Различают следующие типы пакетов прикладных программ

 

3.1.2 Понятие системного и сервисного программного обеспечения: назначение возможности и классификация

Операционные системы. Их характеристика, пути развития.

Операционная система (ОС) представляет собой совокупность программ, выполняющих две основные функции: предоставление пользователю удобств виртуальной машины и повышение эффективности использования компьютера при рациональном управлении его ресурсами.

ОС- 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. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения.

В логической структуре типичной вычислительной системы ОС занимает положение между устройствами с их микроархитектурой, машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой.

Разработчикам программного обеспечения ОС позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см. интерфейс программирования приложений).

Виртуальная машина — это функциональный эквивалент воображаемого компьютера с заданной конфигурацией, моделируемый программно-аппаратными средствами реального компьютера. ОС скрывает от пользователя особенности физического расположения информации на дисках и осуществляет обработку прерываний (прекращение вычислительного процесса, вызванное требованиями на обслуживание других устройств), управление таймерами и оперативной памятью. В результате пользователю предоставляется виртуальная машина, реализующая работу на логическом уровне.

К современным операционным системам предъявляются следующие требования:

§ совместимость — ОС должна включать средства для выполнения приложений, подготовленных для других ОС;

§ переносимость — обеспечение возможности переноса ОС с одной аппаратной платформы на другую;

§ надежность и отказоустойчивость — предполагает защиту ОС от внутренних и внешних ошибок, сбоев и отказов;

§ безопасность — ОС должна содержать средства защиты ресурсов одних пользователей от других;

§ расширяемость — ОС должна обеспечивать удобство внесения последующих изменений и дополнений;

§ производительность — система должна обладать достаточным быстродействием.

ОС могут классифицироваться:

1. По числу одновременно выполняемых задач выделяют ОС однозадачные (MS DOS, ранние версии PC DOS) и многозадачные (OS/2, UNIX, Windows).

Однозадачные ОС предоставляют пользователю виртуальную машину и включают средства управления файлами, периферийными устройствами и средства общения с пользователем. Многозадачные ОС дополнительно управляют разделением между задачами совместно используемых ресурсов. Многозадачность бывает невытесняющая (NetWare, Windows3/95/98) и вытесняющая (Windows NT, OS/2, UNIX). В первом случае активный процесс по окончании сам передает управление ОС для выбора из очереди другого процесса. Во втором — решение о переключении процессора с одного процесса на другой принимает ОС.

2. По числу одновременно работающих пользователей ОС делятся на однопользовательские (MS DOS, Windows Зх, ранние версии OS/2) и многопользовательские (UNIX, WINDOWS NT). В многопользовательских системах присутствуют средства защиты информации пользователей от несанкционированного доступа.

В сетевой ОС присутствуют средства передачи данных между компьютерами по линиям связи и реализация протоколов передачи данных.

3. Кроме ОС, ориентированных на определенный тип аппаратной платформы, существуют мобильные ОС, легко переносимые на разные типы компьютеров (UNIX). В таких ОС аппаратно-зависимые места локализованы и при переносе системы переписываются. Аппаратно-независимая часть реализуется на языке программирования высокого уровня, как правило, на языке Си, и перекомпилируется при. переходе на другую платформу. В настоящий момент около 90% компьютеров используют ОС Windows. Более широкий класс ОС ориентирован для использования на серверах. К этому классу ОС относятся семейство UNIX, разработки фирмы Microsoft (MS DOS и Windows), сетевые продукты Novell и корпорации IBM.

Операционные системы:

IBM –OS/2…. OS/2 Warp 4.5 Server…. OS/VS1…

Microsoft Windows –Windows 1.0…Windows 3.11, Windows 95 ,98 ,Me , Windows NT…. Windows 2000 …Windows XP (варианты поставки Home, Professional, Tablet PC Edition, Media Center Edition, Embedded), Windows Server 2003, Windows Compute Cluster Server 2003 ( вариант Windows XP для работы в кластерных системах), Windows XP Embedded (вариант Windows XP для встраиваемых систем), Windows Server 2008 (версия для работы на серверах), Windows Vista for Embedded Systems — вариант Windows Vista для встраиваемых систем), Windows 7 , Windows Server 2008 R2 , Windows CE (Операционная система реального времени для встраиваемых систем, мобильных телефонов, наладонных компьютеров и даже роботов), Windows Mobile, Pocket PC — версии Windows CE для мобильных телефонов и наладонных компьютеров, Windows Embedded ( версии Windows CE для встраиваемых систем, включая роботов).

Novell -NetWare ( сетевая ОС)....NetWare 6.x, Novell DOS (Клоны MS-DOS), UnixWare ( разработана на основе UNIX System V, в 1995 году Novell продала права на дальнейшую разработку компании Santa Cruz Operation, openSUSE ( дистрибутив свободной операционной системы Linux, разработчиком которого является корпорация Novell), Inc, Open Enterprise Server (сетевая ОС, включает в себя Novell NetWare), openSUSE и набор сетевых служб.

Свободные ОС - Unix-подобные

BSD -Berkeley Software Distribution, реализация Unix для DEC VAX) и её вариации: 386BSD, DesktopBSD, DragonFly BSD, FreeBSD, MidnightBSD….TrueBSD…Hurd/L4

Linux- Linux (наиболее популярное свободное Unix-подобное ядро), Cosmoe (основана на ядре «Linux» и использует много кода AtheOS, подобна BeOS), OpenSolaris (проект по открытию кодов Solaris), AuroraUX, BeleniX, Jaris, MilaX, marTux, Nexenta OS, NexentaStor, OpenIndiana, OpenSolaris for System z, OSUNIX, Polaris и др

Windows-совместимые - ReactOS

Исследовательские Unix-подобные – UNIX, Mach, Minix, MISS (первая отечественная UNIX-подобная операционная система), ДЕМОС (советский клон UNIX), ИНМОС (Инструментальная мобильная операционная система — разработана в СССР в 1985 году в ИНЭУМ Институт электронных управляющих машин, Головное КБ Минприбора).

Для Смартфонов - Google Android; Palm webOS в Palm Pre; Maemo в Nokia 770 Internet Tablet, Nokia N800, N810 и Nokia N900, ….Bada — ошибочно считается OS Linux от Samsung , Symbian OS, Apple iOS — ОС для Apple iPhone, iPod touch, iPad, BlackBerry OS, JavaFX Mobile, Windows Mobile на базе Windows CE, Windows Phone 7

Для Нетбуков, смартбуков, MID - Slackware; Xandros Linux; Xubuntu; Ubuntu; Slax; Puppy Linux; Eeebuntu; Linpus Linux Lite в Acer Aspire One; Google Android123, Google Chrome OS; Microsoft Windows CE MID в Toshiba JournE и др.

 

UNIX — многопользовательская, многозадачная ОС, включает достаточно мощные средства защиты программ и файлов различных пользователей. ОС UNIX является машинонезависимой, что обеспечивает высокую мобильность ОС и легкую переносимость прикладных программ на компьютеры различной архитектуры. Важной особенностью ОС семейства UNIX являются ее модульность и обширный набор сервисных программ, которые позволяют создать благоприятную операционную обстановку для пользователей-программистов (т. е. система особенно эффективна для специалистов — прикладных программистов).

Независимо от версии общими для UNIX чертами являются многопользовательский режим со средствами защиты данных от несанкционированного доступа; реализация многозадачной обработки в режиме разделения времени; переносимость системы путем написания основной части на языке Си.

Недостаток UNIX — большая ресурсоемкость, и для небольших однопользовательских систем на базе персональных компьютеров она чаще всего является избыточной.

В целом ОС семейства UNIX ориентированы прежде всего на большие локальные (корпоративные) и глобальные сети, объединяющие работу тысяч пользователей. Большое распространение UNIX и ее версия LINUX получили в сети Интернет, где важнейшее значение имеет машинонезависимость ОС.

ОС MS DOS широко использовалась для персональных компьютеров, построенных на базе процессоров Intel 8088-80486. В настоящее время MS DOS для управления персональными компьютерами практически не применяется. Однако ее не следует считать полностью исчерпавшей свои возможности и потерявшей актуальность. Низкие требования к аппаратным ресурсам оставляют DOS перспективной для практического использования. Так, в 1997 г. компания СаШега начала работы по адаптации DR DOS (аналог MS DOS) к рынку встроенных ОС мелких высокоточных устройств, присоединяемых к Интернету и интранет-сетям. К этим устройствам относятся кассовые аппараты, факсы, персональные цифровые ассистенты, электронные записные книжки и др.

Операционные системы Windows— это семейство операционных систем, включающих: Windows 3.1, Windows for Workgroups 3.11, Windows 9X, Windows NT, Windows 2000, Windows ME ….. Windows XP ……

Windows 3.1, Windows for Workgroups 3.11 – операционные оболочки.

Windows 95 характеризуется простотой инсталляции, невысокими уровнями защиты данных и устойчивости к сбоям приложений. Windows 95 обладает интуитивно понятным интерфейсом, поддерживает, технологию plug-and-play, содержит встроенные средства для сетевой работы.

Windows 98 является развитием Windows 95. Эта версия тесно интегрирована с Web-броузером Internet Explorer и содержит большое количество драйверов к старым и новым устройствам. Пользователи отмечают упрощенный процесс инсталляции ОС, пониженные по сравнению с NT требования к мощности процессора, объему памяти и дисковому пространству. Одной из разновидностей Windows является ОС Windows СЕ. Эта линия ОС предназначена для использования на портативных компьютерах. Windows СЕ представляет собой 32-разрядную объектно-ориентированную многозадачную ОС, имеет встроенные функции энергосбережения. Версия Windows СЕ 3.0 (2000) приближается по своим возможностям к системам реального времени. Основная часть этой компактной ОС записана в перепрограммируемое ПЗУ портативных компьютеров. Windows NT 5.0 или Windows 2000 — полностью 32-разрядная ОС с приоритетной многозадачностью, улучшенной реализацией работы с памятью и изначально проектировалась со средствами обеспечения надежности, защиты и управления. Windows 2000 выпускается в четырех вариантах: Windows 2000 Professional, Windows 2000 Server, Windows 2000 Advanced Server и Windows 2000 DataCenter Server. Эти версии отличаются количеством входящих в поставку служб и программ, степенью поддержки аппаратного обеспечения.

Операционная система OS/2 (Operating system/2) является однопользовательской многозадачной ОС, односторонне (MS DOS —> OS/2) программно совместимой с MS DOS и предназначенной для работы с МП 80386 и выше (ПК IBM PC и PS/2). OS/2 может одновременно выполнять до 16 программ (каждая из них в своем сегменте памяти), но среди них только одну, подготовленную для MS DOS.

Важными особенностями OS/2 является наличие многооконного интерфейса пользователя; программных интерфейсов для работы с системой баз данных; эффективных программных интерфейсов для работы в локальных вычислительных сетях. К недостаткам OS/2 относится в первую очередь сравнительно небольшой объем программных приложений, наработанных к настоящему времени.

Windows XP — полностью 32-разрядная операционная система с приоритетной многозадачностью, улучшенной реализацией работы с памятью и изначально проектировалась со средствами обеспечения надежности, защиты и управления. Windows XP выпускается в четырех вариантах: Windows XP Professional, Windows Server, Windows XP Advanced Server и Windows XP DataCenter Server. Эти версии отличаются количеством входящих в поставку служб и программ, степенью поддержки аппаратного обеспечения.

Windows XP Professional — базовая операционная система для настольных и мобильных компьютеров. Основные цели проектирования операционной системы Windows 2000 заключались в упрощении работы, совмещении достоинств Windows NT и Windows 98, снижении стоимости эксплуатации.

В основу Windows XP положены следующие принципы.

Совместимость. Операционная система имеет привычный интерфейс, поддерживает файловые системы NTFS, FAT16, FAT32. Обеспечивает реализацию многих приложений MS DOS, Windows 9x и части приложений ; OS/2. Имеются средства для работы в UNIX и Novell сетях. Однако отмечается отсутствие драйверов части устройств, например, некоторых сканеров и принтеров.

Надежность и отказоустойчивость. Операционная система реализует отдельное адресное пространство для всех выполняемых задач. Такая архитектура защищает приложения от повреждения. В отличие от Windows 9x программы не имеют возможности вносить изменения в системные файлы. Имеется возможность контролировать занимаемую задачей память и загрузку компьютера.

Многопользовательность и защита данных. Операционная система позволяет установить для каждого пользователя собственные надстройки. Эти надстройки задают среду работы и ограничивают доступ к файлам и папкам, которые можно зашифровать с помощью персонального ключа.

Расширяемость и масштабируемость. Модульное построение операционной системы упрощает добавление новых компонент. Возможна организация работы до 32 процессоров. Windows 2000 содержит встроенные сетевые средства связи с различными типами компьютеров, поддерживающие разнообразные транспортные протоколы и технологию клиент-сервер.

Производительность. Приложения в Windows 2000 по сравнению с Windows 9х и NT работают на 25-30% быстрее, однако сама операционная система требует для работы более 64 Мбайт памяти.

Основными элементами рабочего стола Windows являются документы, папки, значки, ярлыки, окна, панель Microsoft Office для быстрого вызова приложений, линейка задач.

 

Информация на дисках (МД, CD, винчестере) хранится в файлах.

Файл - это поименованная область памяти на диске или другом носителе информации. В файлах могут храниться тексты программ, документы, любые данные. Отдельная программа может состоять из совокупности нескольких файлов.

По назначению файлы делятся на категории:

Текстовые – предназначенные для чтения человеком;

Исполнимые – головной файл программы, запускающий её на выполнение.

Файлы документов – файлы, созданные в определённой программе (в текстовом редакторе, ЭТ, СУБД и др.). Другие типы.

Характеристики файла: Имя, Тип, Дата создания, изменения, Атрибут, Размер и др.

Имя может быть до 255 символов, расширение до 3 символов. Тип файла можно определить по его расширению.

С файлами можно производить следующие действия:

§ найти и запустить в работу

§ объединить группу файлов в каталог по какому либо признаку;

§ скопировать файл (группу файлов) в другой каталог или на другой диск

§ переместить

§ переименовать, удалить

§ упаковать (заархивировать) и распоковать

§ Разбить и собрать файл и т.д.