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 – совокупность программ 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 сети;
- 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.