Программная конфигурация вычислительной системы

Этапы развития ЭВМ. Понятие и основные виды архитектуры ЭВМ

Первым сформулировал принципы современной архитектуры компьютера Джон фон Нейман. Родоначальником современных персональных компьютеров считается IBM PC-AT. Создателем первой отечественной вычислительной машины является Академик Сергей Алексеевич Лебедев.

Под термином «поколение компьютеров» понимают все типы и модели компьютеров, изготовленные на схожей элементной базе.

Все ЭВМ первого поколения были сделаны на основе электронных ламп, что делало их ненадежными – лампы приходилось часто менять. Энергопотребление, занимаемая площадь и численность персонала были большими.

Создание больших информационных систем из компьютеров второго поколения было затруднено по причине программной несовместимости.

Во втором поколении компьютеров (1955-1964) вместо электронных ламп использовались транзисторы, а в качестве устройств памяти стали применяться магнитные сердечники и магнитные барабаны - далекие предки современных жестких дисков. Все это позволило резко уменьшить габариты и стоимость компьютеров, которые тогда впервые стали строиться на продажу. На втором поколении компьютеров впервые появилось то, что сегодня называется операционной системой.

В третьем поколении ЭВМ (1965-1974) впервые стали использоваться интегральные схемы - целые устройства и узлы из десятков и сотен транзисторов, выполненные на одном кристалле полупроводника (то, что сейчас называют микросхемами). Семейство программно-совместимых ЭВМ серии ЕС относится к третьему поколению компьютеров. Использование программно-совместимых моделей ЭВМ началось с серии вычислительных машин IBM/360.

Перфокарты – носитель компьютерных данных в ЭВМ второго и третьего поколений, первоначально использовались в ткацких станках.

В 80-е годы ХХ века появились компьютеры на больших и сверхбольших интегральных схемах (БИС и СБИС) – сотни тысяч и миллионы транзисторов на одном кристалле. Компьютеры, созданные в это время, относят к четвертому поколению ЭВМ.

Программа – это упорядоченная последовательность команд. Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами. Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. В программной конфигурации между её программами существует взаимосвязь, то есть имеет место межпрограммный интерфейс. Возможность существования такого интерфейса основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия. На практике межпрограммный интерфейс (взаимодействие) обеспечивается путём распределения программного обеспечения по нескольким взаимодействующим между собой уровням. Эти уровни представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Уровни программного обеспечения подразделяются на: базовый, системный, служебный и прикладной уровни.

Базовый уровень – самый низкий уровень программного обеспечения представляет базовое программное обеспечение. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами и, как правило, программные средства входят непосредственно в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах ПЗУ. Программы и данные записываются в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Системный уровень – Системное программное обеспечение – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ. Оно подразделяется на базовое и сервисное программное обеспечение.

Служебный уровень – это служебные программы, обеспечивающие взаимодействие с программами базового и системного уровней. Служебные программы (утилиты) предназначены для автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы.

Классификация служебных программ

· Диспетчеры файлов (файловые менеджеры), которые выполняют операции, связанные с обслуживанием файловой структуры: копирование, перемещение и переименование файлов, создание каталогов (папок), удаление файлов и каталогов, поиск файлов и навигация в файловой структуре.

· Средства сжатия данных (архиваторы), которые предназначены для создания архивов. Архивирование данных упрощает их хранение, повышает эффективность использования носителя (устройства памяти) за счёт того, что архивные файлы обычно имеют повышенную плотность записи информации. Архиваторы часто используют для создания резервных копий ценных данных.

· Средства просмотра и воспроизведения, предназначенные для просмотра и воспроизведения документов без загрузки их в “родительскую” прикладную систему.

· Средства диагностики, предназначенные для автоматизации процессов диагностики аппаратного и программного обеспечения.

· Средства контроля (мониторинга), предназначенные для того, чтобы следить за процессами, происходящими в компьютерной системе.

· Мониторы установки, предназначенные следить за тем, чтобы не происходило нарушений работоспособности прочих программ при установке и удалении программного обеспечения.

· Средства коммуникации (коммуникационные программы), предназначенные для установления соединений с удалёнными компьютерами. Для обслуживания передачи сообщений электронной почты, обеспечения пересылки факсимильных сообщений и множества других операций в компьютерных сетях.

· Средства обеспечения компьютерной безопасности – это средства пассивной и активной защиты данных от повреждения, несанкционированного доступа, просмотра и изменения данных.

Прикладной уровень – комплекс прикладных программ, с помощью которых на рабочем месте обеспечивается выполнение конкретных задач.

Классификация прикладных программ:

· Текстовые редакторы, предназначенные для ввода и редактирования текстовых данных.

· Текстовые процессоры, обеспечивающие ввод, редактирование текста и форматирование (оформление) документов, предназначенных для печати, а также электронных документов, предназначенных для отображения на экране.

· Графические редакторы, предназначенные для создания и (или) обработки графических изображений.

· Системы управления базами данных (СУБД), предназначенные для создания структуры базы данных, предоставления средств для заполнения этой структуры или импорта данных из таблиц других баз данных, обеспечения возможности доступа к данным, а также предоставления средств поиска и фильтрации данных.

· Электронные таблицы – это комплексные средства для хранения различных типов данных и их обработки.

· Системы автоматизированного проектирования (CAD-системы), предназначенные для проектно-конструкторских работ.

· Настольные издательские системы, предназначенные для автоматизации процесса вёрстки полиграфических изданий.

· Экспертные системы, предназначенные для анализа данных, содержащихся в базах значений, и выдачи рекомендаций по запросу пользователя.

· РедакторыHTML (Web-редакторы), предназначенные для создания и редактирования Web-документов (Web-страниц Интернета).

· Браузеры – это программные средства, предназначенные для просмотра электронных документов, выполненных в формате HTML.

· Интегрированные системы делопроизводства, предназначенные для автоматизации рабочего места руководителя (создания, редактирования и форматирования простейших документов, централизации функций электронной почты, факсимильной и телефонной связи, диспетчеризации и мониторинга документооборота предприятия, координации деятельности подразделений, оптимизации административно-хозяйственной деятельности и поставки по запросу оперативной и справочной информации).

· Бухгалтерские системы – это специализированные системы, сочетающие в себе функции текстовых и табличных редакторов, электронных таблиц и систем управления базами данных.

· Финансовые аналитические системы, предназначенные для банковских и биржевых структур.

· Геоинформационные системы (ГИС), предназначенные для автоматизации картографических и геодезических работ на основе информации, полученной топографическими или аэрокосмическими методами.

· Системы видеомонтажа, предназначенные для цифровой обработки видеоматериалов (монтажа, создания видеоэффектов, устранения дефектов, наложения звука, титров и субтитров).

· Обучающие, развивающие, справочные и развлекательные системы и программы, представляющие отдельные категории прикладных программных средств и обладающие своими развитыми внутренними системами классификации.