Базовое программное обеспечение

Классификация программного обеспечения

Структура программного обеспечения

Модульная единица 1. ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ

Модуль 3. Программные средства реализации информационных процессов

Устройства хранения данных

Необходимость во внешних устройствах хранения данных возникает в двух случаях:

• когда на вычислительной системе обрабатывается больше данных, чем можно разместить на базовом жестком диске;

• когда данные имеют повышенную ценность и необходимо выполнять регулярное резервное копирование на внешнее устройство (копирование данных на жестком диске не является резервным и только создает иллюзию безопасности).

В настоящее время для внешнего хранения данных используют несколько типов устройств на основе магнитных или магнитооптических носителей, например, стриммеры – это накопители на магнитной ленте, ZIP-накопители, накопители JAZ (По своим характеристикам JAZ-носитель приближается к жестким дискам, но в отличие от них является сменным.).

Процесс функционирования любой вычислительной системы представляет собой пошаговое выполнение процессором определённой последовательности простых команд, называемой программой. Программа составляется в соответствии с алгоритмом решения конкретной задачи на языке, пригодном для автоматического выполнения процессором. Совокупность программ, разработанных для данной ЭВМ, называется программным обеспечением (ПО).

Программное обеспечение – совокупность программ, обрабатывающих данные и управляющих работой ЭВМ.

Данные – это информация, представленная в форме, пригодной для ее передачи и обработки с помощью компьютера.

Программа – упорядоченная последовательность команд, которую выполняет компьютер в процессе обработки данных.

Команда – это элементарная инструкция, предписывающая компьютеру выполнить ту или иную операцию.

Программная обработка данных на компьютере реализуется следующим образом. После запуска программы, хранящейся во внешней долговременной памяти на выполнение, она загружается в оперативную память. Процессор последовательно считывает команды программы и выполняет их. Данные, полученные в процессе выполнения команды, записываются процессором в оперативную или во внешнюю память. Процессор может запрашивать данные с устройства ввода информации и пересылать данные на устройства вывода информации.

В зависимости от назначения все программное обеспечение (ПО) принято разделять на три основных класса (рис. 6.1):

а) системное программное обеспечение – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ;

б) прикладное программное обеспечение (пакеты прикладных программ) – комплекс взаимосвязанных программ для решения задач в конкретной предметной области;

в) инструментальное программное обеспечение – совокупность программ и программных комплексов для разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов.

Рис. 6.1. Классификация программного обеспечения

Системное программное обеспечение предназначено для:

· обеспечения надежной и эффективной работы компьютера и вычислительной сети;

· создания операционной среды функционирования других программ;

· проведения диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;

· выполнения вспомогательных технологических операций (копирования, архивирования, восстановления файлов программ и баз данных и т. д.).

Системное программное обеспечениесостоит из базового ПО, которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сервисного ПО, которое может быть приобретено дополнительно.

Базовое программное обеспечение – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера.

Сервисное программное обеспечение – программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового ПО и организуют более удобную среду работы пользователя.

Сервисное программное обеспечение включает программы:

· диагностики работоспособности компьютера;

· обслуживания сети;

· обслуживания дисков и архивирования данных;

· антивирусные и др.

Компонентами базового ПО являются операционные системы, драйверы и операционные оболочки.

Операционная система (ОС)— это совокупность программ для организации диалога пользователя и компьютера, для управления аппаратурой и ресурсами, для запуска программ и выполнения некоторых других функций.

Операционная система состоит из:

· ядра, обеспечивающего важнейшие функции ОС (распределение памяти, запуск процессов и др.);

· набора драйверов (модули, управляющие каким-то определенным периферийным устройством, например, драйвер принтера или драйвер сетевой карты);

· комплекта прикладных программ (например, простейший текстовый и графический редактор).

Основными функциями ОС являются:

· загрузка программ в оперативную память и управление ходом их выполнения;

· обеспечение операций по обмену данными между выполняющейся программой и внешними устройствами;

· обслуживание нестандартных ситуаций в ходе выполнения программы;

· удаление выполненной программы из оперативной памяти и освобождение места для загрузки новой программы;

· организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях;

· организация взаимодействия пользователя и операционной системы – прием и выполнение команд пользователя;

· выполнение различных вспомогательных (сервисных) функций, таких как форматирование дисковых устройств, копирование информации с одного дискового устройства на другое и некоторые другие.

В настоящее время наибольшее распространение имеют следующие операционные системы:

· MS DOS (Microsoft Disk Operation System) – выпускается фирмой Microsoft с 1981 г.; она работает в текстовом режиме; известны также ее разновидности от других фирм-разработчиков: DR DOS, PC DOS;

· OS/2 – разрабатывается фирмой IBM;

· Unix – создана корпорацией Bell Laboratory;

· МасОС – выпускается фирмой Apple для компьютеров типа Macintosh;

· NetWare – сетевая операционная система, выпускается фирмой Novell;

· Windows 95/98/NT/2000/XP/2003 – разрабатываются фирмой Microsoft.

Операционная система MS DOS в настоящее время установлена на подавляющем большинстве персональных компьютеров. Сравнение системы MS DOS с широко используемыми в настоящее время операционными системами, например Windows, позволяет отметить следующие недостатки MS DOS (и DOS-приложений):

· отсутствие стандартов в интерфейсе;

· однозадачный режим работы;

· неэффективное использование оперативной памяти;

· зависимость прикладных программ от характеристик внешних устройств;

· необходимость текстового ввода команд.

Изначально система MS DOS разрабатывалась в однозадачном текстовом режиме и предусматривала ввод команд в виде текста в командной строке, что вызывало затруднения у многих пользователей.

Многочисленные приложения, разработанные в системе MS DOS (DOS-приложения), имеют разнородный интерфейс без каких-либо стандартов. Использование каждой DOS-программы или приложения требует от пользователя первоначального (иногда непростого) освоения приемов работы с этой программой.

Появление операционной оболочки Norton Commander (NC) существенно упростило использование MS DOS.

Несмотря на отмеченные недостатки, операционная система MS DOS и DOS-приложения все еще применяются достаточно широко, особенно в тех случаях, когда отсутствует возможность работать на современной достаточно мощной вычислительной технике или нет необходимости использовать графический режим – в банках, на торговых терминалах и в ряде других областей.

Большинство приложений MS DOS, кроме тех, в которых использованы какие-либо экзотические методы управления памятью или другие ухищрения, нормально работает под управлением Windows. Однако эти приложения в общем случае не могут пользоваться преимуществами Windows и работают медленнее, чем непосредственно под управлением MS DOS.

Различают однозадачные, многозадачные и многопользовательские системы.

Однозадачными называются ОС, позволяющие выполнять только одну программу в каждый сеанс работы пользователя. Для запуска другой программы необходимо завершить или временно приостановить работу с предыдущей. Типичной однозадачной ОС является MS DOS.

Многозадачные ОС позволяют имитировать одновременное выполнение нескольких программ (задач), одна из которых называется активной, остальные – фоновыми. На самом деле, поскольку один процессор не может выполнять в один и тот же момент более одной команды, программы в такой системе выполняются не параллельно, а последовательно. Процессор выполняет небольшие фрагменты запущенных программ поочередно, переключаясь между ними несколько десятков раз в секунду. Время, отведенное для выполнения каждого фрагмента задачи, называется квантом. Поскольку каждая выполняющаяся программа занимает часть ресурсов системы, производительность программы в многозадачной системе обычно ниже, чем она была бы в однозадачной. Количество одновременно выполняющихся задач ограничивается объемом памяти и производительностью системы. Более существенно для пользователя, что для запуска новой программы нет необходимости завершать остальные и можно работать параллельно с несколькими программами (например, с текстовым ре-дактором и электронной таблицей). Многозадачными является большинство современных ОС для ПК, например, MS Windows различных версий, OS/2, Mac OS и др.

Многопользовательские ОС появились исторически раньше других типов ОС. Они были предназначены для работы на мини- и суперкомпьютерах одновременно большого числа программ различных пользователей. В настоящее время многопользовательские ОС широко используются на серверах в информационных сетях. К этому типу ОС относится большинство операционных систем, например, Unix, Linux, Solaris и их многочисленные аналоги.

Системы реального времени обеспечивают гарантированное время реакции на наступление внешнего события (например, появление сигнала от датчика). Такие системы могут использоваться для управления критически важным оборудованием (станками, технологическими процессами, средствами передвижения, военной и космической техникой, энергетическими установками). В персональных компьютерах системы реального времени не применяются, так как они требуют специального аппаратного обеспечения.

Для повышения производительности системы используют объединение нескольких процессоров. Операционные системы, обеспечивающие равномерную нагрузку каждого процессора при выполнении программ, называются многопроцессорными.

Операционная (файловая) оболочка — специальная программа, предназначенная для облегчения взаимодействия пользователя с операционной системой. Наиболее известными и популярными операционными оболочками в настоящее время являются:

· Norton Commander фирмы Symantic;

· Volkov Commander;

· DOS Navigator;

· Far Manager;

· Windows 3.11 – графическая оболочка фирмы Microsoft, которая кардинально изменила среду взаимодействия пользователя с компьютером, расширила набор основных и сервисных функций, обеспечила возможность использования интегрированных пакетов прикладных программ и т. п.

Для Windows 95 и последующих версий этой ОС разработаны несколько оболочек, аналогичных Norton Commander, например Windows Commander, DISCo Commander, созданная российской фирмой DISCo.

Драйверы – специальные программы, управляющие устройствами ввода-вывода и оперативной памятью, обеспечивающие подключение новых внешних устройств и нестандартное использование уже имеющихся (драйверы видеокарты, графического ускорителя, CD-ROM, клавиатуры, мыши, модема, сетевой карты и т.д.). Большинство ОС содержат в комплекте поставки многие драйверы, и программа установки ОС инсталлирует те драйверы, которые нужны для поддержки устройств и функций ОС, указанных пользователем. Драйверы для различных ОС часто появляются вместе с новыми устройствами или контроллерами.

Расширением базового ПО компьютера является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ (утилитов), обеспечивающих обслуживание составных частей ПК и специальных задач. Чаще всего используются следующие типы программ-утилит:

• резервирования, позволяющие быстро скопировать нужную информацию, находящуюся на жестком диске компьютера, на дискеты, диски и другие носители;

• антивирусные программы – предназначены для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения;

• архиваторы (упаковщики), позволяющие за счет применения специальных методов «упаковки» информации сжимать информацию на дисках, т.е. создавать файлы меньшего размера, а также объединять несколько файлов в один архивный файл;

• русификаторы, приспосабливающие другие программы (обычно ОС) для работы с русскими буквами;

• для диагностики компьютера, проверяющие конфигурацию ПК с для выявления дефектов дисков и предотвращения потерь данных, хранящихся на дисках;

• программы для оптимизации дисков, обеспечивающие более быстрый доступ к информации на диске за счет оптимизации размещения данных на диске;

• программы ограничения доступа, позволяющие защитить хранящиеся на компьютере данные от нежелательных пользователей;

• программы удаления приложений, обеспечивающие корректное удаление комплексов программ.