Совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей эвм
Программное обеспечение (англ. software) – это совокупность программ, обеспечивающих функционирование компьютеров и решение с их помощью задач предметных областей. Программное обеспечение (ПО) представляет собой неотъемлемую часть компьютерной системы, является логическим продолжением технических средств и определяет сферу применения компьютера.
ПО современных компьютеров включает множество разнообразных программ, которое можно условно разделить на три группы (рис. 3.1):
1. Системное программное обеспечение (системные программы);
2. Прикладное программное обеспечение (прикладные программы);
3. Инструментальное обеспечение (инструментальные системы).
Системное программное обеспечение (СПО) – это программы, управляющие работой компьютера и выполняющие различные вспомогательные функции, например, управление ресурсами компьютера, создание копий информации, проверка работоспособности устройств компьютера, выдача справочной информации о компьютере и др. Они предназначены для всех категорий пользователей, используются для эффективной работы компьютера и пользователя, а также эффективного выполнения прикладных программ.
Центральное место среди системных программ занимают операционные системы (англ. operating systems). Операционная система (ОС) – это комплекс программ, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ, т.е. управления работой ПЭВМ с момента включения до момента выключения питания. Она загружается автоматически при включении компьютера, ведет диалог с пользователем, осуществляет управление компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, дисковым пространством и т.д.), запускает другие программы на выполнение и обеспечивает пользователю и программам удобный способ общения – интерфейс – с устройствами компьютера. Другими словами, операционная система обеспечивает функционирование и взаимосвязь всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к его аппаратным возможностям.
ОС определяет производительность системы, степень защиты данных, выбор программ, с которыми можно работать на компьютере, требования к аппаратным средствам. Примерами ОС являются MS DOS, OS/2, Unix, Windows 9х, Windows XP.
Сервисные системы расширяют возможности ОС по обслуживанию системы, обеспечивают удобство работы пользователя. К этой категории относят системы технического обслуживания, программные оболочки и среды ОС, а также служебные программы.
Системы технического обслуживания – это совокупность программно-аппаратных средств ПК, которые выполняют контроль, тестирование и диагностику и используются для проверки функционирования устройств компьютера и обнаружения неисправностей в процессе работы компьютера. Они являются инструментом специалистов по эксплуатации и ремонту технических средств компьютера.
Для организации более удобного и наглядного интерфейса пользователя с компьютером используются программные оболочки операционных систем – программы, которые позволяют пользователю отличными от предоставляемых ОС средствами (более понятными и эффективными) осуществлять действия по управлению ресурсами компьютера. К числу наиболее популярных оболочек относятся пакеты Norton Commander (Symantec), FAR (File and Archive manageR) (Е.Рошаль).
Служебные программы ( утилиты, лат. utilitas – польза) – это вспомогательные программы, предоставляющие пользователю ряд дополнительных услуг по реализации часто выполняемых работ или же повышающие удобство и комфортность работы. К ним относятся:
программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют более плотно записывать информацию на дисках, а также объединять копии нескольких файлов в один, так называемый, архивный файл (архив);
антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения;
программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;
программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;
программы для записи компакт-дисков;
драйверы – программы, расширяющие возможности операционной системы по управлению устройствами ввода/вывода, оперативной памятью и т.д. При подключении к компьютеру новых устройств необходимо установить соответствующие драйверы;
коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами и др.
Некоторые утилиты входят в состав операционной системы, а некоторые поставляются на рынок как самостоятельные программные продукты, например, многофункциональный пакет сервисных утилит Norton Utilities (Symantec).
Прикладное программное обеспечение (ППО) предназначено для решения задач пользователя. В его состав входят прикладные программы пользователей и пакеты прикладных программ (ППП) различного назначения .
Прикладная программа пользователя – это любая программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области. Прикладные программы могут использоваться либо автономно, либо в составе программных комплексов или пакетов.
Пакеты прикладных программ (ППП) – это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией. Различают следующие типы ППП:
ППП общего назначения – универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации широкого класса задач пользователя. К ним относятся:
Текстовые редакторы (например, MS Word, Word Perfect, Лексикон);
Табличные процессоры (например, MS Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro);
Системы динамических презентаций (например, MS Power Point, Freelance Graphics, Harvard Graphics);
Системы управления базами данных (например, MS Access, Oracle, MS SQL Server, Informix);
Графические редакторы (например, Сorel Draw, Adobe Photoshop);
Издательские системы (например, Page Maker, Venture Publisher);
Системы автоматизации проектирования (например, BPWin, ERWin);
Электронные словари и системы перевода (например, Prompt, Сократ, Лингво , Контекст);
Системы распознавания текста (например, Fine Reader, Cunei Form).
Системы общего назначения часто интегрируются в многокомпонентные пакеты для автоматизации офисной деятельности – офисные пакеты – Microsoft Office, StarOffice и др.
методо-ориентированные ППП, в основе которых лежит реализация математических методов решения задач. К ним относятся, например, системы математической обработки данных (Mathematica, MathCad, Maple), системы статистической обработки данных (Statistica, Stat).;
проблемно-ориентированные ППП предназначены для решения определенной задачи в конкретной предметной области. Например, информационно-правовые системы ЮрЭксперт, ЮрИнформ; пакеты бухгалтерского учета и контроля 1С: Бухгалтерия, Галактика, Анжелика; в области маркетинга –Касатка, Marketing Expert; банковская система СТБанк;
интегрированные ППП представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый инструмент. Наиболее развитые из них включают в себя текстовый редактор, персональный менеджер (органайзер), электронную таблицу, систему управления базами данных, средства поддержки электронной почты, программу создания презентационной графики. Результаты, полученные отдельными подпрограммами, могут быть объединены в окончательный документ, содержащий табличный, графический и текстовый материал. К ним относят, например, MS Works. Интегрированные пакеты, как правило, содержат некоторое ядро, обеспечивающее возможность тесного взаимодействия между составляющими.
Обычно пакеты прикладных программ имеют средства настройки, что позволяет при эксплуатации адаптировать их к специфике предметной области.
К инструментальному программному обеспечению относят: системы программирования – для разработки новых программ, например, Паскаль, Бейсик. Обычно они включают: редактор текстов, обеспечивающий создание и редактирование программ на исходном языке программирования (исходных программ), транслятор, а также библиотеки подпрограмм; инструментальные среды для разработки приложений, например, C++, Delphi, Visual Basic, Java, которые включают средства визуального программирования; системы моделирования , например, система имитационного моделирования MatLab, системы моделирования бизнес-процессов BpWin и баз данных ErWin и другие.
Транслятор (англ. translator – переводчик) – это программа-переводчик, которая преобразует программу с языка высокого уровня в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов, которые существенно различаются по принципам работы.
Компилятор (англ. compiler – составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. После компилирования получается исполняемая программа, при выполнении которой не нужна ни исходная программа, ни компилятор.
Интерпретатор (англ. interpreter – истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. Программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном ее запуске.
Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.
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 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;
· 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.
Цель лекции:Ознакомить с сервисным программным обеспечение ПК.
Основные вопросы:
- Системное программное обеспечение.
- Базовое программное обеспечение: Понятие операционной системы.Программы оболочки;
- Сервисные программы.
Содержание:
Системное программное обеспечение – совокупностьпрограмм и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ. Системное программное обеспечение подразделяется на базовое и сервисное программное обеспечение.
Базовое программное обеспечение – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера: к нему относятся операционные системы и операционные оболочки. Базовое ПО – самый низкий уровень программного обеспечения. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранится в специальных микросхемах, называемых ПЗУ. Программы и данные записываются в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.
В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые ПЗУ. В этом случае изменение содержания ПЗУ можно выполнять на специальных устройствах, называемых программаторами.
Операционная система-это комплекс программ, организующих управление работой компьютера и его взаимодействие с пользователем.
С одной стороны, она опирается на базовое программное обеспечение компьютера, входящее в его систему BIOS (базовая система ввода-вывода), с другой стороны, она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями операционная система принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.
Операционные системы для персонального компьютера различаются по нескольким параметрам:
- однозадачные и многозадачные;
- однопользовательские и многопользовательские.
Однозначные операционные системы обычно позволяют запустить одну программу в основном режиме и еще одну программу, вспомогательную, в так называемом фоновом режиме. Например, в основном режиме можно запустить редактор текстов, а в фоновом - программу печати.
Многозадачные системы позволяют запустить одновременно несколько программ, которые будут работать параллельно, не мешая друг другу.
Однопользовательские операционные системы позволяют работать на компьютере в каждый момент времени только одному человеку.
В многопользовательской системе работу можно организовать так, что каждый пользователь будет иметь доступ к информации общего доступа и, введя пароль, к личной информации, доступной только ему. Например, UNIX позволяет нескольким пользователям одновременно работать на одном компьютере с помощью так называемых терминалов, в роли которых могут выступать либо специализированные устройства (видеомонитор с клавиатурой), либо запущенная на ПК специальная программа. Терминал может находиться в нескольких метрах или в нескольких тысячах километров от компьютера. Терминал может быть связан с основным компьютером и через локальную сеть или мировую компьютерную сеть Internet.
Состав операционной системы. Структура ОС составляют следующие модули:
- базовый модуль (ядро ОС) – управляет работой программами и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными утройствами;
- командный процессор – расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;
- драйверы периферийных устройств – программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором;
- дополнительные сервисные программы (утилиты) – делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.
Главное назначение операционной системы – это управление ресурсами, а главные ресурсы, которыми она управляет – это аппаратура компьютера. Операционная система реализует множество различных функций, в том числе:
- определяет так называемый «интерфейс пользователя»;
- обеспечивает разделение аппаратных ресурсов между пользователями;
- дает возможность работать с общими данными в режиме коллективного пользования;
- планирует доступ пользователей к общим ресурсам;
- обеспечивает эффективное выполнение операций ввода-вывода;
- осуществляет восстановление информации и вычислительного процесса в случае ошибок.
Операционная система управляет следующими основными ресурсами: процессорами; памятью; устройствами ввода-вывода; данными.
Операционная система взаимодействует с: операторами ЭВМ; прикладными программистами; системными программистами; административным персоналом; программами; аппаратными средствами; пользователями.
Режим работы с компьютером. Все операционные системы способны обеспечивать как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме операционная система автоматически исполняет заданную последовательность команд. Суть диалогового режима состоит в том, что операционная система находится в ожидании команды пользователя и получив ее, приступает к исполнению, а исполнив, возвращает отклик и ждет очередной команды. Диалоговый режим работы основан на использовании прерываний процессора и прерываний BIOS (которые, в свою очередь, также основаны на использовании прерываний процессора). Опираясь на эти аппаратные прерывания, операционная система создает свой комплекс системных прерываний. Способность операционной системы прерывать текущую работу и отреагировать на события, вызванные пользователем с помощью управляющих устройств, воспринимается как диалоговый режим работы.
Виды интерфейсов пользователя. По реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы. Неграфические операционные системы реализуют интерфейс командной строки. Основным устройством управления в данном случае является клавиатура. Управляющие команды вводят в поле командной строки, где их можно и редактировать. Исполнение команды начинается после ее утверждения, например нажатием клавиши Enter. Для компьютеров платформы IBM PC интерфейс командной строки обеспечивается семейством операционных систем под общим названием MS DOS.
Графические операционные системы реализуют более сложный тип интерфейса, в котором в качестве органа управления кроме клавиатуры может использоваться мышь или адекватное устройство позиционирования. Работа графической операционной системой основана на взаимодействии активных и пассивных экранных элементов управления. Характер взаимодействия между активными и пассивными элементами управления выбирает сам пользователь.
Обеспечение автоматического запуска. Все операционные системы обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых ОС в специальной (системной) области диска создается запись программного кода. Обращение к этому коду выполняют программы, находящиеся в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Завершая свою работу, они дают команду на загрузку и исполнение содержимого системной области диска. Недисковые ОС характерны для специализированных вычислительных систем. Математическое обеспечение, содержащееся в микросхемах ПЗУ таких компьютеров, можно условно рассматривать как аналог операционной системы. ЕЕ автоматический запуск осуществляется аппаратно. При подаче питания процессор обращается к фиксированному физическому адресу ПЗУ, с которого начинается запись программы инициализации операционной системы.
Организация файловой системы. Все современные дисковые ОС обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы – табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Наименьшей физической единицей хранения данных является сектор. Группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера, в отличие от размера сектора, не фиксирован и зависит от емкости диска.
История развития ОС.В своем развитии ОС прошли через ряд поколений. Вычислительные машины нулевого поколения в 40-х годах не имели операционных систем. В 50-х годах в машинах первого поколения появились возможности пакетной обработки. В начале 60-х годов в системах второго поколения были впервые реализованы такие режимы вычислений, как мультипрограммирование, мультипроцессорный режим, разделение времени и режим реального времени, а так же концепция независимости программ от устройств ввода-вывода. Системы третьего поколения (середина 60-х, 70-х годов) были по преимуществу универсальными, они предусматривали работу во многих режимах. В настоящее время доминирующее положение занимают системы четвертого поколения, в том числе средства для вычислительных сетей, для ПК, операционные системы для виртуальных машин, системы без баз данных и системы распределенной обработки данных.
В настоящее время наиболее распространены несколько типов операционных систем: однозадачная однопользовательская система MS-DOS 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 – многозадачная многопользовательская система, создана корпорацией Bell Laboratory;
Mac OС – выпускается фирмой Apple для компьютеров типа Macintosh;
NetWare – сетевая операционная система, выпускается фирмой Novell;
Windows 95 / 98 / NT / 2000 / ХР / 2003 – разрабатывается фирмой Microsoft.
Как уже отмечалось, если операционная система не создает пользователю удобных условий работы, между ней и человеком возможно существование еще одного посредника- программы- оболочки:
Программы оболочки – программы предназначенны для создания пользователю удобных условий работы. Примеры: Norton Commander, DOS-Navigator, WINDOWS 3.1. Появление подобных программ связано с тем, что операционные системы старого образца (например, MS-DOS) несмотря на простоту и надежность не были снабжены средствами, создающими пользователю удобную среду для работы. В таких операционных системах общение человека с машиной производилось (и производится) при помощи команд, которые надо набирать с клавиатуры.
Например, в операционной системе MS-DOS для того, чтобы скопировать файл text.txt из каталога C:\ABCDE в каталог A:\DOC необходимо набрать с клавиатуры следующую команду:
copy C:\ABCDE\text.txt A:\DOC
Очевидно, такой способ общения (интерфейс) ненагляден, требует знания наизусть стандартного набора команд данной операционной системы, правил работы с ними и неудобен- требует набора текста с клавиатуры, причем безошибочного.
Программы -оболочки выполняют роль надстроек над такими операционными системами, давая пользователю возможность выполнять те же самые операции быстрее и нагляднее. В современных операционных системах (WINDOWS'95) предусматриваются свои средства, обеспечивающие удобство работы пользователям, и дополнительные программы-оболочки если и используются при работе, то в силу привычки к старым, проверенным и любимым программам.
Сервисное программное обеспечение – программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового ПО и организуют более удобную среду для пользователя. Сервисное По включает программы:
- диагностики работоспособности компьютера;
- обслуживания дисков и архивирования данных;
- антивирусные и т.д.
Сетевые системы – программы, обеспечивающие работу компьютерных сетей. Примеры: Novell Netware, LANtastic. Для одноранговых (децентрализованных) сетей сетевые системы включают в состав операционных систем. Примеры: WINDOWS NT, WINDOWS'95 (с оговорками). К этому же классу программ можно отнести интернетовские броузеры. Примеры: Netscape Navigator, MS Internet Explorer.
(Значительная часть сервисных программ входит в стандартный комплект поставки современных ОС. Кроме того, существует широкий набор сервисных программ (утилит), которые могут устанавливаться дополнительно, например, Norton Utilities, Norton AntiVirus, Antiviral Toolkit Pro (AVP – антивирус Касперского), антивирусный комплект Диалог Наука (Доктор Web) и др.)
От системного программного обеспечения зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств – они входят в состав ПО системного уровня.
Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно благодаря им он получает возможность вводить данные в вычислительную систему, управлять ее работой и получать результат в удобной для себя форме. Эти программные средства называются средствами обеспечения пользовательского интерфейса.
Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Федеральным законом N 273-ФЗ «Об образовании в Российской Федерации» в организациях, осуществляющих образовательную деятельность, организовывается обучение и воспитание обучающихся с ОВЗ как совместно с другими обучающимися, так и в отдельных классах или группах.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Столичный центр образовательных технологий г. Москва
Получите квалификацию учитель математики за 2 месяца
от 3 170 руб. 1900 руб.
Количество часов 300 ч. / 600 ч.
Успеть записаться со скидкой
Форма обучения дистанционная
- Онлайн
формат - Диплом
гособразца - Помощь в трудоустройстве
Видеолекции для
профессионалов
- Свидетельства для портфолио
- Вечный доступ за 120 рублей
- 311 видеолекции для каждого
Операционные системы: определение, состав, функции, типы, место в составе программного обеспечения ЭВМ. Оболочки операционных систем.
Операционная система – комплекс программ, обеспечивающих управление аппаратными и программными ресурсами компьютера, а также осуществляющих диалог пользователя и ЭВМ.
ОС имеет три основных функции:
· диспетчерские – координация работы всех аппаратных устройств компьютера, таких, как память, принтеры, диски и т.д., Сюда входит распределение и освобождение оперативной памяти ЭВМ, слежение за использованием процессорного времени, проверка готовности того или иного устройства ЭВМ, включенного в обработку текущей задачи.
· сервисные – организация хранения файлов на всевозможных носителях (дискеты, жесткие диски, оптические диски, кассеты), выполнение операций с файлами (копирование, переименование, архивирование и т.д.)
· функция обработчика прерываний – слежение за сбоями аппаратного обеспечения, прерывание работы программы при обнаружении ошибок, их анализ и возможное устранение.
Помимо этого, к функциям ОС можно отнести:
1. определение интерфейса пользователя;
2. обеспечивание разделение аппаратных ресурсов между пользователями;
3. предоставление возможность работ с общими данными;
4. планирование доступа к общим ресурсам;
5. эффективное использование операций ввода-вывода;
Состав ОС, ее основные компоненты:
1. Базовая система ввода - вывода ( BIOS ) - находится в ПЗУ компьютера. Предназначена для выполнения простых услуг ОС, связанных с осуществлением ввода-вывода. Содержит тест функционирования компьютера, проверяющий работу памяти и устройств при включении и программу вызова загрузчика ОС.
2. Загрузчик ОС ( Boot ) - находится в первом секторе системной дискеты или винчестера. Считывает в память два модуля ОС, которые завершают процесс загрузки.
3. Модуль обработки прерываний ( IRQ ) - хранится в файле MSDOS . SYS и реализует основные высокоуровневые услуги DOS .
4. Модуль расширения BIOS - хранится в файле IO . SYS и представляет собой дополнение к BIOS .
6. Внешние команды DOS - программы поставляемых вместе с ОС в виде отдельных файлов.
7. Драйверы устройств - специальные программы, дополняющие систему ввода - вывода DOS и обеспечивающие обслуживание новых или нестандартное использование имеющихся устройств.
1. Однопрограммные (однозадачные) ОС и многопрограммные (многозадачные) ОС.
2. Консольные (для автономных ПК) и сетевые (поддерживают работу ПК в сети) ОС.
3. ОС с командным ( MS DOS ) и графическим интерфейсом ( Windows ).
4. Многопроцессорные ОС (поддерживают работу нескольких процессоров).
Место ОС в составе программного обеспечения ЭВМ:
Программное обеспечение ( Software ) – совокупность программ обработки данных и необходимых для их эксплуатации документов. Системное ПО ( System Software ) – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ. Базовое ПО ( Base Software ) – минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера.
Операционные оболочки ( shell ) – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы.
Оболочки ОС модифицируют только пользовательский интерфейс, повышая его уровень (в основном за счет «меню» и использования функциональных клавиш), а также предоставляя дополнительные возможности пользователю.
Интерфейс ( interface ) – совокупность средств сопряжения и связи устройств компьютера, обеспечивающая их эффективное взаимодействие.
Аппаратный интерфейс определяет тип стыка, уровни сигналов и другие параметры канала связи. Программный интерфейс определяет совокупность допустимых процедур или операций, список общих областей памяти или других объектов. Пользовательский интерфейс – программные и аппаратные средства взаимодействия пользователя с программой или ЭВМ, определяет внешний вид программного продукта.
Оболочки ОС предоставляют пользователю качественно новый интерфейс, по сравнению с предоставляемым ОС, который освобождает пользователя-непрофессионала от знания ОС.
Эти программные комплексы существенно упрощают задание общеупотребительных действий и предлагают пользователю дополнительные услуги. Тем не менее, пользователю-профессионалу приходится изучать соответствующий интерфейс ОС, так как существующие оболочки не могут его полностью заменить.
Большинство распространенных оболочек ОС, обладающих универсальностью предоставляемого интерфейса, обеспечивают:
1) работу с файлами и каталогами, в том числе:
а) манипулирование файлами (создание, копирование, переименование, удаление и быстрый поиск по заданному образцу);
б) выдачу и смену характеристик файлов (времени, даты создания, размера, прав доступа и т.п.);
в) выдачу содержимого каталогов в естественном порядке, а также в отсортированном по определенному критерию виде (по имени файла, расширению, дате и времени создания или размеру);
г) выдачу части (фильтрацию) содержимого каталогов в соответствии с образцом составного имени файла;
д) сравнения содержимого каталогов;
e) выдачу файловой структуры в виде дерева;
ж) манипулирование каталогами (создание, удаление, переименование, иногда – копирование и пересылку каталогов);
2) просмотр как текстовых файлов (в формате ASCII ), так и файлов, подготовленных в специальных форматах различными популярными системными и прикладными программными продуктами. Для этого используются соответствующие программы просмотра (визуализаторы);
3) редактирование текстовых файлов встроенным или внешним текстовым редактором;
4) создание пользовательских меню для упрощения запуска часто используемых системных и прикладных программ;
5) выдачу сведений о размещении информации на дисках (например, о степени его занятости), а также об ОЗУ;
6) доступ к пользовательскому интерфейсу ОС, в частности, для запуска на выполнение системных и прикладных программ;
7) освобождение большей части занимаемой памяти при запуске внешней программы (в ОЗУ остается лишь небольшое резидентное ядро) и автоматическое восстановление состояния оболочки после завершения выполнения этой программы.
Возможна реализация и других дополнительных функций. Для всех оболочек характерна та или иная степень защиты от ошибок пользователя. Это может, например, уменьшить вероятность случайного удаления файлов. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты пользовательского интерфейса.
Наиболее популярны следующие виды текстовых оболочек ОС MS DOS :
1. Norton Commander 5.0
2. XTree Gold 4.0
3. Norton Navigator
Наиболее популярными из графических оболочек ОС MS DOS являлись:
2. Windows 3.11 for WorkGroup ( для рабочих групп )
Данные операционные оболочки позволяют изменить среду взаимодействия пользователя с компьютером, расширяют набор основных и сервисных функций. Впоследствии данные операционные оболочки были заменены графической операционной системой Windows 95.
Программное обеспечение
Код ОГЭ: 1.4.3. Программное обеспечение, его структура. Программное обеспечение общего назначения
♦ Программное обеспечение (ПО) — это совокупность программ, предназначенных для решения определенных задач на компьютере.
В зависимости от области использования программ их можно разделить на 3 класса:
- системное программное обеспечение (СПО) — требуется для управления работой компьютера;
- прикладное программное обеспечение (ППП — пакеты прикладных программ) — необходимо пользователю для выполнения различных задач;
- инструментальные системы программирования (ИСП) — предназначены для создания новых компьютерных программ.
Системное ПО
Системное программное обеспечение (СПО) состоит из двух компонентов:
- базового программного обеспечения (обычно поставляется вместе с компьютером);
- сервисного программного обеспечения (устанавливается дополнительно).
Базовое программное обеспечение содержит минимальный набор программ, обеспечивающих работу компьютера. Сервисное программное обеспечение включает программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового ПО и организуют более удобную среду работы пользователя.
В базовое ПО входят: BIOS, операционная система и операционные оболочки (текстовые и графические).
BIOS отвечает за взаимодействие с основными аппаратными средствами и хранится в специальных микросхемах (ПЗУ).
Операционная система (ОС) — комплекс программ, предназначенный для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами. Операционная система загружается при включении компьютера и организует диалог с пользователем.
Сетевые операционные системы — комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети.
Операционные оболочки — специальные программы для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки могут иметь текстовый и графический варианты интерфейса.
Основное назначение сервисных, или служебных, программ (утилит) — проверка и настройка компьютерной системы. Обычно утилиты дополнительно устанавливаются на ПК и служат для расширения ее функций:
- диагностирование работоспособности компьютера;
- антивирусная защита;
- обслуживание дисков;
- архивирование данных;
- обслуживание сети;
- установка драйверов — программ, отвечающих за взаимодействие с конкретными устройствами.
Операционная система
Операционная система (ОС) — главная составляющая системного программного обеспечения. Это комплекс программ, которые загружаются при включении компьютера и осуществляют управление компьютером, диалог с пользователем, запускают другие программы на выполнение.
ОС состоят из следующих категорий программ:
- ядро — основа ОС, выполняющая главные функции (загрузку компонентов ОС и поддержку выполнения компьютерных программ);
- программа управления файлами и папками (файловая система), служащая для классификации и просмотра информации;
- драйверы, которые позволяют ОС работать с аппаратурой: периферийными устройствами (монитор, клавиатура, мышь, принтеры и т. д.) и устройствами, входящими в состав системного блока (видеокарта, жесткий диск и т. д.). Без драйверов невозможно функционирование никаких компьютерных устройств.
Программы, предназначенные для работы под управлением данной операционной системы, принято называть приложениями. ОС обеспечивает интерфейсы (связь) между пользователем, приложениями и аппаратурой.
ОС осуществляет следующие операции:
- контролирует работоспособность аппаратного обеспечения ПК;
- выполняет процедуру начальной загрузки;
- управляет работой устройств ПК;
- управляет файловой системой;
- обеспечивает взаимодействие пользователя с ПК;
- загружает и выполняет прикладные программы;
- распределяет ресурсы ПК (оперативную память, процессорное время, периферийные устройства между прикладными программами и др.).
Сейчас на IBM–совместимые компьютеры устанавливаются ОС Windows и Linux, на персональные компьютеры Macintosh — Mac OS.
Прикладное ПО
Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой прикладные программы (или их пакет), с помощью которых пользователь выполняет конкретные задания — от производственных до творческих, обучающих и развлекательных. Эти программные средства наиболее многочисленны.
Программы общего назначения
Этот класс содержит широкий перечень программ для пользователей. Среди них — текстовые и графические редакторы, электронные таблицы, системы управления базами данных и пр.
Графические редакторы и процессоры предназначены для просмотра, обработки, редактирования, упорядочения и публикации цифровых фотографий, создания графических файлов, преобразования их из одного формата в другой и (или) обработки графических изображений — рисунков, чертежей, графиков, диаграмм, иллюстраций, в том числе и трехмерных. Пользователь может изменять палитру, масштаб, работать с многослойными изображениями, получать изображения со сканера и другой цифровой техники и т. д. Любой графический редактор включает в себя текстовый редактор и позволяет набирать тексты.
Системы управления базами данных (СУБД) обеспечивают организацию и хранение баз данных. Базами данных называют большие массивы данных о группе объектов с одинаковым набором свойств. СУБД обеспечивают ввод данных, поиск, сортировку записей, создание отчетов. Примерами СУБД являются Microsoft Access, Microsoft SQL Server, MySQL, Oracle, Sybase, Firebird, Interbase.
К средствам презентационной графики относятся специализированные программы для создания изображений и их показа на экране, подготовки слайд–фильмов, мультфильмов, видеофильмов, их редактирования. Презентация может включать показ диаграмм и графиков.
К прикладному программному обеспечению относятся также:
- офисные пакеты;
- средства специализированного назначения;
- коммуникационные средства;
- программы мультимедиа;
- развлекательные и образовательные программы;
- системы искусственного интеллекта;
- игровые программы.
Офисные пакеты могут включать программы планирования (органайзеры), системы автоматического перевода, средства проверки орфографии и распознавания текста. К специализированным (проблемно–ориентированным) средствам относятся математические пакеты, системы деловой и научной графики, системы автоматизированного проектирования, бухгалтерские системы и т. д.
Системы искусственного интеллекта реализуют отдельные функции интеллекта человека; к ним относятся экспертные системы для принятия решений в предметной области (медицина, математика, статистика и т. д.), системы анализа и распознавания речи и др. Игровые программы используются не только для отдыха и соревнований, но и для тренажерной тренировки навыков и умений, тренировки логического мышления, а также обучения.
Инструментальное ПО
Инструментальные системы, или системы программирования предназначены для создания новых программ. Они различаются в первую очередь по языкам программирования, которые они поддерживают.
В настоящее время широко распространены системы визуального программирования, которые позволяют создавать программы с использованием графического интерфейса.
Читайте также: