Системное программное обеспечение.
Рис. 2.5.1. Структура программного обеспечения современных персональных компьютеров
Состав программного обеспечения современных персональных компьютеров называется программной конфигурацией.
Между отдельными программами, как и между отдельными элементами аппаратного обеспечения, существует тесная взаимосвязь – многие программы работают, опираясь на другие программы, т.е. существует определенный программный интерфейс. Возможности существования такого интерфейса основана на существовании определенных технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике оно обеспечивается разделением всего программного обеспечения на несколько взаимосвязанных между собой уровней. Эти уровни следующие:
- базовый,
- системный,
- служебный,
- прикладной.
Указанные уровни программного обеспечения представляют собой стройную пирамидальную конструкцию, в которой каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое деление очень удобно для всех этапов работы на современных персональных компьютерах, начиная с установки программного обеспечения до практической эксплуатации и технического обслуживания. Рассмотрим кратко эти уровни.
Базовый уровень является самым низким уровнем программного обеспечения. Он отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовое программное обеспечение непосредственно входит в состав базового аппаратного обеспечения и хранится в специальной микросхеме, называемой постоянным запоминающим устройством – ПЗУ (в англоязычной литературе используется сокращение ROM – Read only memory – память только для чтения). Программы и данные записываются в микросхему ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.
В тех случаях, когда изменение базовых программных средств в процессе эксплуатации является технически целесообразным, то вместо микросхем ПЗУ используются микросхемы ППЗУ – перепрограммируемые постоянно запоминающие устройства (EPROM – Erasable and programmable read only memory). Системный уровень является переходным: программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ современных персональных компьютеров с программами базового уровня и непосредственно с аппаратными средствами, т.е. выполняют посреднические функции.
От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всего персонального компьютера в целом.
Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами.
Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с пользователями, называются программами пользовательского интерфейса. От этих программ непосредственно зависит удобство работы на персональном компьютере и производительность труда на рабочем месте.
Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы. Наличие ядра операционной системы – непременное условие для установки программ боле высокого уровня, а также для взаимодействия с пользователем.
Служебный уровень программного обеспечения является уровнем взаимодействия как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ заключается в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке всех систем персонального компьютера. Эти программы называются утилитами.
Прикладной уровень программного обеспечения представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых конкретный пользователь современного персонального компьютера может выполнять конкретные задачи.
К прикладным программам этого уровня относятся программы Блокнот, Калькулятор, текстовый редактор WORD PAD, графический редактор PAINT.
Системное программное обеспечение – это совокупность системных программ, обеспечивающих оптимальное функционирование всех элементов современных персональных компьютеров, а также дружественный интерфейс с пользователями.
Системное программное обеспечение включает в себя:
- базовую систему ввода-вывода – BIOS (BIOS – BASE INPUT OUTPUT SYSTEM),
- операционную систему,
- вспомогательные системные программы.
Базовая система ввода-вывода (BIOS) обеспечивает:
- тестирование всех узлов персонального компьютера при его включении;
- загрузку операционной системы WINDOWS с магнитного диска в оперативную память;
- работу пользователя с клавиатурой.
Операционная система представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны она опирается на базовую систему ввода-вывода (BIOS), а с другой стороны она сама является основой для программного обеспечения более высоких уровней: служебных и прикладных программ.
Основная функция любой операционной системы – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:
- аппаратный интерфейс (согласование, взаимодействие всех видов аппаратных средств персонального компьютера),
- программный интерфейс (согласование и взаимодействие всех программных средств персональных компьютеров),
- аппаратно-программный интерфейс (согласование и взаимодействие аппаратных и программных средств персональных компьютеров),
- пользовательский интерфейс (согласование и взаимодействие операционной системы с пользователями).
Кроме того, операционная система обеспечивает следующие операции:
- автоматический запуск, организацию и обслуживание файловой системы;
- управление установкой, исполнением и удалением приложений;
- обеспечение надежности при работе с приложениями.
Рассмотрим эти вопросы более подробно.
Автоматический запуск. Все операционные системы Windows обеспечивают свой автоматический запуск. Для этого в специальной (системной) области магнитного диска, где хранится операционная система, создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области магнитного диска.
Организация и обслуживание файловой системы. К функциям обслуживания файловой системы относятся:
- создание файлов и присвоение им имен;
- создание каталогов (папок) и присвоение им имен;
- переименование каталогов (папок);
- копирование и перемещение файлов между папками и между магнитными дисками;
- удаление файлов и каталогов папок;
- навигация по файловой системе с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке);
- управление атрибутами файлов (только для чтения, скрытый файл, системный файл, архивный файл).
Управление установкой, исполнением и удалением приложений. Сюда относится обеспечение следующих операций:
- возможность одновременной или последовательной работы нескольких приложений (например, одновременная работа программ Блокнот и Калькулятор);
- возможность обмена данными между приложениями;
- возможность совместного использования аппаратных и программных средств несколькими приложениями и др.
Обеспечение надежности заключается в устойчивости операционной системы при сбоях в работе недостаточно отработанных и проверенных приложений.
Обслуживание файловой системы. Несмотря на то, что данные о местоположении файлов хранятся в табличной структуре FAT 32, они представляют собой иерархические структуры – пользователям так удобнее и все преобразования осуществляются операционной системой.
К функциям обслуживания файловой системы относятся:
- создание файлов
- переименование файлов
- объединение файлов
- удаление файлов и т.д.