Zemskov_my_sppo1

Введение

5

I

Системное программное обеспечение

6

1.

Основные понятия

6

2.

Обработка изображений

7

2.1.

Основы обработки изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.1.1.

Поэлементная обработка изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7

2.1.2.

Фильтрация изображений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

2.2.

Основные сведения о системе визуального программирования Delphi 6 . . . . . . . . . . . . .

10

2.3.

Предварительное упражнение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

11

2.4.

Варианты заданий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

3.

Использование библиотек динамической компоновки (DLL)

16

4. Реализация многозадачности на однопроцессорных архитектурах

23

4.1.

Основные понятия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

4.2.

Граф состояний задачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

4.3.

Планирование в порядке очереди . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

4.6.1.

Novel NetWare 3.x и 4.x . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

4.6.2.

Windows NT/2000/XP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

4.6.3.

Unix System V Release 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

5. Программирование сокетов

42

6.

Распределённые вычислительные системы

53

7.

Программирование операций ввода-вывода на ассемблере

54

7.1. Вывод на экран в текстовом режиме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54

7.1.1.

Средства DOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

54

7.1.2.

Средства BIOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56

7.1.3.

Прямая запись в видеопамять . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

8. Целочисленные арифметические операции на ассемблере

64

Ю. В. Земсков. Системное и прикладное программное обеспечение. Конспект лекций, варианты заданий и методические указания в лабораторным работам.

ВГИ ВолГУ, 2002 г.

9. Работа с файлами в системе MS-DOS

67

9.1. Основные теоретические сведения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

67

9.1.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . .

67

10.Организация ввода-вывода

76

10.1. Основные определения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

76

10.1.1. Параллельный интерфейс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

77

11.Работа с прерываниями

79

12.Работа с Visual Basic for Applications

87

Материалы к экзамену

92

Вопросы экзаменационных билетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

92

Задачи к экзамену . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

93

Ю. В. Земсков.

Системное и прикладное программное обеспечение. Конспект лекций, варианты заданий и методические указания в лабораторным работам. ВГИ ВолГУ, 2002 г.

Введение

Дисциплина «Системное и прикладное про-

(«Прикладная математика и информатика»), дисци-

граммное обеспечение» (СППО) читается студентам

плина «Системное и прикладное программное обес-

Волжского гуманитарного института Волгоградского

печение» входит в блок общепрофессиональных дис-

государственного университета (ВГИ ВолГУ), обуча-

циплин и предполагает изучение следующих разде-

ющимся по специальности 010200 «Прикладная ма-

лов: основных этапов, методов, средств и стан-

тематика и информатика», на втором курсе в третьем

дартов разработки программного обеспечения; си-

семестре. Учебным планом предусмотрено 36 часов

стем программирования (принципов организации,

лекционных и 36 часов лабораторных занятий. В

состава и схемы работы); основных типов опера-

конце семестра сдаётся экзамен.

ционных систем, принципов управления ресурсами

Согласно

государственному образовательному

в операционной системе; сетей ЭВМ и протоколов

стандарту 2000 г. по специальности 210200, а так-

передачи информации.

же по направлению 510200 подготовки бакалавров

Системное ПО (System Software) — програм-

пьютера (вычислительной системы) путём рацио-

мы и комплексы программ, являющиеся общими

нального управления его ресурсами.

для всех, кто использует технические средства

По современным представлениям ОС должна

(hardware) вычислительной техники, и применяемые

поддерживать следующие функции:

как для автоматизации разработки (создания) новых

1)

обеспечивать загрузку программ в оператив-

программ, так и для организации выполнения суще-

ную память и их выполнение;

ствующих программ.

2)

обеспечивать управление памятью;

Можно выделить пять групп

системного про-

3)

обеспечивать работу с устройствами долго-

граммного обеспечения:

временной памяти (магнитными и оптическими дис-

1. Операционные системы (ОС) — CP/M, MS-

DOS, MS Windows, Unix, Linux, Free BSD, OS/2. . . .

ками, магнитными лентами, флэш-памятью);

2. Системы управления файлами (СУФ) и база-

4)

предоставлять стандартизованный доступ к

ми данных (СУБД).

периферийным устройствам (терминалам, печатаю-

3. Интерфейсные оболочки (Norton Commander,

щим устройствам, модемам и др.);

Windows Commander, Far, K Desktop Environment,

5)

предоставлять пользовательский интерфейс;

Object Desktop, Presentation Manager. . . ) и про-

6)

обеспечивать параллельное (в многопроцес-

граммные среды (application program interface, API;

сорных системах) и/или псевдопараллельное выпол-

WMWARE).

нение нескольких задач (мультипрограммный ре-

4. Системы программирования.

жим — multitasking);

5. Общесистемные утилиты.

7)

обеспечивать взаимодействие задач друг с

1. Операционные системы.

ОС — это ком-

другом;

плекс управляющих и обрабатывающих программ,

8) организовывать межмашинное взаимодей-

служащих интерфейсом (средством взаимодействия)

ствие и разделение ресурсов в сети;

между аппаратной частью (hardware) вычислитель-

9)

обеспечивать защиту системных ресурсов,

ной системы, с одной стороны, и программными при-

данных и программ пользователя, исполняющихся

ложениями (software) и пользователем (user), с дру-

гой стороны. ОС выполняет две основных группы

процессов и самой себя от ошибочных и злонаме-

функций:

ренных действий пользователей и их программ;

— предоставляет пользователю или программи-

10)

обеспечивать аутентификацию (проверку то-

сту вместо реальной аппаратуры компьютера рас-

го, что пользователь является тем, за кого себя вы-

ширенную виртуальную машину (virtual machine), с

даёт), авторизацию (проверку, что тот, за кого себя

которой удобнее работать и которую легче програм-

выдаёт пользователь, имеет право выполнять ту или

мировать;

иную операцию) и другие средства обеспечения без-

— обеспечивает эффективное использование ком-

опасности.

В большом числе информационных систем при-

1. Линейное контрастирование изображения.

меняется представление результатов обработки дан-

Задача контрастирования связана с улучшением

ных в виде изображения, выводимого на экран. Про-

согласования динамического диапазона изображения

цедуру, обеспечивающую такое представление, назы-

и экрана, на котором выполняется визуализация. Ес-

вают визуализацией. Желательно при помощи обра-

ли для цифрового представления каждого отсчёта

ботки придать выводимому изображению такие ка-

изображения отводится один байт (8 бит), то вход-

чества, благодаря которым его восприятие человеком

ной или выходной сигналы могут принимать одно из

было бы по возможности комфортным. Часто быва-

256 значений. Обычно в качестве рабочего использу-

ет полезным подчеркнуть, усилить какие-то черты,

ется диапазон 0–255; при этом значение 0 соответ-

особенности, нюансы наблюдаемой картины с целью

ствует при визуализации уровню чёрного, а значе-

улучшения её субъективного восприятия. Последнее

ние 255 — уровню белого. Предположим, что мини-

— субъективность восприятия — сильно усложняет

мальная и максимальная яркости исходного изобра-

применение формализованного подхода в достиже-

жения равны xmin и xmax соответственно. Если эти

нии данных целей. Поэтому при обработке изобра-

параметры (или один из них) существенно отлича-

жений для визуализации получили распространение

ются от граничных значений яркостного диапазона,

методы, в которых часто отсутствуют строгие мате-

то визуализированная картина при наблюдении вы-

матические критерии оптимальности. Их заменяют

глядит как ненасыщенная, неудобная, утомляющая.

качественные представления о целесообразности той

При линейном контрастировании использует-

или иной обработки, опирающиеся на субъективные

ся

линейное

поэлементное

преобразование

вида

оценки результатов.

y = a x + b,

параметры которого

a

и b

определя-

Большинство процедур обработки в каждой точ-

ются желаемыми значениями минимальной ymin и

ке кадра берут входные данные из некоторого мно-

максимальной ymax выходной яркости. Решив систе-

жества точек исходного изображения, близких к об-

му уравнений

рабатываемой точке. Однако, имеется группа проце-

ymin = a

xmin + b;

дур, осуществляющих так называемую поэлемент-

{ ymax = a

xmax + b

ную обработку. Здесь результат обработки в любой

относительно параметров преобразования a и b,

точке кадра зависит только от значения входного

нетрудно получить:

изображения в этой же точке. Очевидным достоин-

y =

x xmin

(y

max

y

min

) + y

min

:

(2.1)

ством таких процедур является их предельная про-

xmax xmin

стота. Вместе с тем, многие из них приводят к оче-

2. Соляризация

изображения.

При данном

видному субъективному улучшению визуального ка-

виде обработки формула преобразования имеет вид:

чества изображения. Очень часто поэлементная об-

y = k x (xmax x);

(2.2)

работка применяется как заключительный этап при

где xmax — максимальное значение исходного сиг-

решении более сложной задачи обработки изображе-

нала, а k — константа, позволяющая управлять

ния.

динамическим диапазоном преобразованного изоб-

Сущность поэлементной обработки изображе-

ражения. Функция, описывающая данное преоб-

ний сводится к следующему. Пусть x(i; j) = xi;j ;

разование, является квадратичной параболой. При

y(i; j) = yi;j — значения яркости исходного и полу-

ymax = xmax

динамические

диапазоны

изображе-

чаемого после обработки изображений в точке кад-

ний

совпадают, что

может

быть достигнуто

при

ра, имеющей декартовы координаты i (номер строки)

k = 4=xmax . Другой путь нормализации динамиче-

и j (номер столбца). Поэлементная обработка озна-

ского диапазона может состоять в применении одно-

чает, что существует функциональная однозначная

го из методов контрастирования, например, описан-

зависимость между этими яркостями yi;j = fi;j (xi;j),

ного выше линейного контрастирования.

позволяющая по значению исходного сигнала опре-

Таким образом, смысл соляризации заключается

делить значение выходного. В общем случае, как

в том, что участки исходного изображения, имеющие

это учтено в данном выражении, вид или пара-

уровень белого или близкий к нему уровень ярко-

метры функции fi;j ( ), описывающей обработку, за-

сти, после обработки имеют уровень чёрного. При

висят от текущих координат. Такая обработка на-

этом сохраняют уровень чёрного и те участки, ко-

зывается неоднородной. В большинстве практиче-

торые имели его на исходном изображении. Уровень

ски применяемых процедур используется однород-

же белого на выходе приобретают участки, имеющие

w(x)

x

begin

pmax

:= $00;

w :=

Image1.Picture.Width - 1; // Ширина картинки

h :=

Image1.Picture.Height - 1; // Высота картинки

with

Image1.Picture.Bitmap.Canvas do

//

Найдём максимальную яркость:

for j := 0

to h do

for i :=

0 to w do begin

pix :=

Pixels[i,j] and $ff; // Выделяем голубую компоненту,

Рис. 2.4. Вид окна тестового приложения: пример соляризации

pix :=

Pixels[i,j] and $ff; // выделили младший байт (яркость голубого)

pix :=

round(pix*(pmax-pix)*4/pmax); // соляризация

if pix

> $ff then pix := $ff; // на всякий случай

// запишем новое значение яркости точки (все три цветовые компоненты):

Pixels[i,j] := (pix shl 16) + (pix shl 8) + pix;

if (j

mod 10 = 0) and (i=0) then

// чтобы приложение реагировало на действия пользователя,

Application.ProcessMessages;

// пока идут вычисления