Лекция 3. Системное программное обеспечение
Системное программное обеспечение: понятие, функции и классификация
Программное обеспечение – это совокупность программ, программной документации и средств программирования.
Программная документация – совокупность документов, обеспечивающих пользователя всей необходимой информацией о назначении, правилах и условиях применения программ.
Средства программирования – совокупность языков программирования и программных средств, используемых для создания программ.
В настоящее время в программном обеспечении персональных компьютеров принято выделять следующие группы программ: системное, инструментальное и прикладное программное обеспечение.
Прикладное программное обеспечение обеспечивает решение задач в различных областях применения компьютерных систем обработки данных (текстовые, графические редакторы, электронные таблицы, базы данных и т.д.).
Инструментальное программное обеспечение служит для разработки всевозможных пакетов программ, применяемых в самых разных областях деятельности человека (трансляторы языков программирования, отладчики программ и т.д.).
Данные виды программного обеспечения будут подробно рассматриваться в последующих лекциях, сейчас остановимся только на системном программном обеспечении.
Программное обеспечение, необходимое для обеспечения эффективной работы с аппаратными средствами, для выполнения других программ пользователя, а также для предоставления пользователю набора всевозможных услуг, называется системным программным обеспечением.
Системная программа обеспечивает выполнение трех основных функций:
-
выполнение необходимых манипуляций с объектами (целевая функция программы);
-
эффективность использования аппаратных ресурсов;
-
максимальное удобство работы пользователя («дружественность» интерфейса пользователя).
Взаимосвязь между уровнями и программами системного программного обеспечения можно представить с помощью следующей схемы:
Основу системного программного обеспечения составляют программы, входящие в операционные системы компьютеров. Базовое программное обеспечение (BIOS) является составной частью аппаратных средств и одним из программных модулей операционной системы. Служебные программы используются при работе или техническом обслуживании компьютера для выполнения вспомогательных функций: работа с файлами (Total Commander), диагностирование аппаратуры, антивирусные средства, восстановление поврежденной информации (Norton SystemWorks), сжатие информации (WinRAR) и др.
Базовое программное обеспечение
Базовое программное обеспечение (BIOS) – записанная в постоянное запоминающее устройство программа, которая отвечает за управление всеми компонентами, установленными на материнской плате.
Аббревиатура BIOS расшифровывается как Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода. Раньше основным назначением BIOS была поддержка функций ввода-вывода, однако в последнее время ее функции значительно расширились.
Выделяют четыре основные функции BIOS:
-
поддержка функций ввода-вывода (за счет предоставления операционной системе интерфейса для взаимодействия с аппаратурой);
-
процедура тестирования установленного на материнской плате оборудования;
POST (Power On Self Test) проводится после каждого включения компьютера. В процессе тестирования оборудования BIOS проверяет работоспособность системы управления электропитанием, инициализирует регистры микросхем и контроллеры, тестирует оперативную память и порты, подключает клавиатуру и жесткие диски.
-
загрузка операционной системы;
Определив тип устройства загрузки (жесткий диск, CD-ROM и т.д.), BIOS приступает к поиску программы (загрузчика операционной системы) на носителе. Программа загрузки помещается в оперативную память, откуда и происходит загрузка системы.
-
управление потребляемой мощностью, а также включением и выключением источника питания.
Разработкой программного обеспечения для BIOS занимаются Award Software, Americans Megatrends и Microid Research.
Назначение и функции операционных систем
Операционная система – это комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающих взаимодействие между приложениями и пользователем, с одной стороны, и аппаратурой компьютера – с другой, и реализующих рациональное управление ресурсами компьютера.
Таким образом, все аппаратные, а также и программные средства предоставляются пользователю только через посредника – операционную систему.
Выделяют следующие основные функции операционной системы:
-
контроль работоспособности и управление работой оборудования;
-
выполнение процедуры начальной загрузки;
-
управление файловой системой;
-
взаимодействие пользователя с компьютером;
-
загрузка и выполнение прикладных программ;
-
распределение аппаратных ресурсов между программами.
Операционная система, являясь главной частью системного программного обеспечения, создает среду для выполнения приложений и во многом определяет, насколько эффективно будут работать эти приложения. Очевидно, что главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является способность выполнения основных функций.
Виды операционных систем
Классификацию операционных систем можно выполнить различным образом, основываясь на нескольких ключевых критериях.
Операционные системы
по способу взаимодействия с пользователем
пакетные
диалоговые
реального времени
с графическим интерфейсом
с командной строкой
однопользовательские
многопользовательские
однозадачные
многозадачные
однопроцессорные
многопроцессорные
локальные
сетевые
по числу одновременно
работающих пользователей
по числу одновременно
выполняемых задач
по количеству поддерживаемых процессоров
по возможности работы в вычислительных сетях
Системы пакетной обработки – пользователь подготавливает исходные данные в виде пакета программ (перфокарты, магнитная лента, диск и т.д.), подлежащих одновременному решению (ЕС ЭВМ – Единая Система);
Диалоговые системы – работа пользователя с программой выполняется путем подачи соответствующих команд с терминала (Unix, Windows, Linux);
Данные системы работают в режиме разделения времени. На выполнение каждой задачи выделяется небольшой интервал процессорного времени, если программа не выполнена до конца за этот интервал, ее исполнение принудительно прерывается, программа переводится в конец очереди и исполняется следующая задача. Т.к. ни одна задача не занимает процессор надолго, то время отклика системы оказывается приемлемым. Подобные системы обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, т.к. на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая «выгодна» системе.
Системы реального времени – исходные данные для обработки обеспечиваются физическими сигналами, поступающими от различных датчиков, встроенных в технологическое оборудование (QNX, RT-11).
Однозадачные операционные системы включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, интерфейс пользователя. Многозадачные операционные системы, кроме вышеперечисленных функций, управляет разделением совместно используемых ресурсов, таких, как процессор, оперативная память, файлы и важнейшие устройства.
Локальные операционные системы предназначены для автономного компьютера; сетевые – ориентированы на обеспечение работы компьютеров в локальной сети.