Программное обеспечение (ПО) - комплекс программ обеспечивающих обработку или передачу данных предназначенных для многократного использования и применения разными пользователями .

Программное обеспечение - совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для их эксплуатации.

Под программным обеспечением (Software) понимается совокупность программ, выполняемых вычислительной системой.

Программа - это упорядоченные последовательности команд.

Конечная цель любой компьютерной программы - управление аппаратными средствами. Даже если на первый взгляд программа никак не взаимодействует с оборудованием, не требует никакого ввода данных с устройств ввода и нее осуществляет вывод данных на устройство вывода все равно ее работа основана на управлении аппаратными устройствами компьютера.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии.

Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией.

Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь - многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, т.е. мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике он обеспечивает распределение ПО на несколько взаимодействующих между собой уровней.

Уровни ПО представляют собой пирамидальную конструкцию. Каждый следующий уровень опирается на ПО предшествующих уровней. Такое членение удобно для всех этапов работы с вычислительной системой, начиная с установления программ до практической эксплуатации и технического обслуживания. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Так, например, вычислительная система с ПО базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное ПО.

Базовый уровень - самый низкий уровень ПО представляет базовое ПО. Оно отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Как правило, базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянными запоминающими устройствами (ПЗУ - Read Only Memory - ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемах 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 (ППЗУ - Erasable and Programmable Read Only Memory, EPROM). В этом случае изменение содержания ПЗУ можно выполнять как непосредственно в составе вычислительной системы (такая технология называется флэш-технологией) так и вне ее, на специальных устройствах, называемых программаторами.

Системный уровень - переходный. Программы, работающие на этом уровне, обеспечивают взаимодействие прочих программ компьютерной системы с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют «посреднические» функции.

Системные программы - программы общего пользования, выполняемая вместе с прикладными программами и служащая для управления ресурсами компьютера: центральным процессором, памятью, вводом-выводом.

Системные программы - это программы предназначенные:

Для поддержания работоспособности системы обработки информации;

Для повышения эффективности ее использования.

Различают программы:

Системные управляющие;

Системные обслуживающие.

Системные программы - это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.

Среди десятков тысяч системных программ особое место занимают операционные системы, которые обеспечивают управление ресурсами компьютера с целью их эффективного использования.

Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения - утилиты (лат. utilitas - польза). Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи. Некоторые разновидности утилит:

Программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности;

Программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т.д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;

Программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;

Антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами;

Программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;

Программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;

Коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами;

Программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;

Программы для записи CD-ROM, CD-R и многие другие.

Часть утилит входит в состав операционной системы, а другая часть функционирует независимо от нее, т.е. автономно.

От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всех вычислительной системы в целом. Так, например, при подключении к вычислительной системе нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для других программ взаимосвязь с этим оборудованием. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами, называются драйверами устройств - они входят в состав программного обеспечения 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 называют средствами обеспечения пользовательского интерфейса. От них напрямую зависит удобство работы с компьютером и производительность труда на рабочем месте.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Если компьютер оснащен программным обеспечением системного уровня, то он уже подготовлен к установке программ более высоких уровней, к взаимодействию программных средств с оборудованием и, самое главное, к взаимодействию с пользователем. То есть наличие ядра операционной системы - непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.

Служебный уровень. Программное обеспечение этого уровня взаимодействует как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Основное назначение служебных программ (их также называют утилитами) состоит в автоматизации работ по проверке, наладке и настройке компьютерной системы. Во многих случаях они используются для расширения или улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (как правило, это программы обслуживания) изначально включают в состав операционной системы, но большинство служебных программ являются для операционной системы внешними и служат для расширения ее функций.

В разработке и эксплуатации служебных программ существует два альтернативных направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование. В первом случае служебные программы могут изменять потребительские свойства системных программ, делая их более удобными для практической работы. Во втором случае они слабо связаны с системным программным обеспечением, но предоставляют пользователю больше возможностей для персональной настройки их взаимодействия с аппаратным и программным обеспечением.

Прикладной уровень. Программное обеспечение прикладного уровня представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых на данном рабочем месте выполняются конкретные задания. Спектр этих заданий необычайно широк - от производственных до творческих и развлекательно-обучающих. Огромный функциональный диапазон возможных приложений средств вычислительной техники обусловлен наличием прикладных программ для разных видов деятельности.

Поскольку между прикладным ПО и системным существует непосредственная взаимосвязь (первое опирается на второе), то можно утверждать, что универсальность вычислительной системы, доступность прикладного программного обеспечения и широта функциональных возможностей компьютера напрямую зависят от типа используемой операционной системы, от того, какие системные средства содержит ее ядро, как она обеспечивает взаимодействие триединого комплекса человек - программа - оборудование.

Программы, с помощью которых пользователь непосредственно решает свои информационные задачи, не прибегая к программированию, называется прикладными программами.

Очевидно, что системы программирования нужны далеко не всем, тогда как системное и прикладное ПО незаменимо и необходимо любому пользователю.

Прикладные программы делятся на программы общего и специального назначения

Программы общего назначения: текстовые и графические редакторы; системы управления базами данных; табличные процессоры; коммуникационные (сетевые) программы; компьютерные игры.

Программы специального назначения: бухгалтерские пакеты; системы автоматизированного проектирования; экспертные системы; программы для проведения сложных математических расчетов; программы для профессиональной деятельности и др.

К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО: технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.); методы тестирования программ; методы доказательства правильности программ; анализ качества работы программ; документирование программ; разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.

Программное обеспечение - неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах.

После изучения главы 4 студент должен:

знать

• основные понятия и классификацию программного обеспечения;
• назначение и виды операционных систем;
• основные характеристики и системные объекты операционной системы Windows, средства ее графического интерфейса;
• назначение и строение файловой системы;
• основные типы файлов, их обозначение расширением имени;
• назначение основных сервисных программ;

уметь

• работать с файлами и папками;
• архивировать файлы;
• выполнять вход в компьютерную систему, регистрацию и завершение работы;

владеть

• навыками использования модифицирующих и навигационных клавиш клавиатуры, перезагрузки компьютера в случае зависания;
• навыками работы с манипулятором мышь с системе Windows;
• навыками создания, именования, копирования, перемещения папок и файлов с помощью интерфейса и команд папки, Проводника, файлового менеджера;
• навыками поиска файлов по параметрам;
• навыками удаления папок и файлов, восстановления из Корзины Windows.

Основные понятия программного обеспечения

Программный принцип управления компьютером

Программа – полный, достаточный набор команд, выполнение которых заставляет компьютер вести себя определенным образом и за конечное число шагов решить конкретную задачу .

Программа на языке программирования или в машинном коде описывает действия, которые компьютер должен выполнить в виде точной и подробной последовательности команд обработки данных. Программа подобна рецепту: содержит список ингредиентов (так называемых переменных) и инструкций (команд), указывающих компьютеру действия с переменными. Переменные могут представлять числа, текст, графические изображения и др.

Программное обеспечение – совокупность программ и необходимых для их эксплуатации документов. Программное обеспечение является информационной компонентой компьютера, в отличие от устройств – физической, аппаратной компоненты, и предназначено для многократного использования и применения разными пользователями. Без программ компьютер бесполезен.

Программирование – разработка программ для решения задач на ЭВМ. Оно состоит из следующих этапов:

• формулировка задачи, общего плана решения;
• составление алгоритма – набора операций, команд на языке программирования;
• трансляция программы на языке программирования в машинные коды, преобразование текста программы в форму, воспринимаемую устройствами компьютера;
• отладка, устранение ошибок, улучшение, применение программы.

Алгоритм – метод описания решения задачи (проблемы) через конечную последовательность шагов (этапов), следуя которым преобразование исходных данных приведет к результату. Происхождение слова связывают с именем математика Аль-Хорезми (из Хорезма, Средняя Азия), в IX в. разработавшего правила выполнения арифметических операций над многозначными числами.

Свойствами алгоритма решения задачи являются:

• дискретность – разбиение процесса обработки данных на отдельные операции;
• определенность (точность) – однозначное выполнение каждого действия;
• результативность – получение результата за конечное число шагов;
• понятность – включение только таких команд, которые входят в систему команд данной программы, операционной системы или процессора.

Алгоритмизация – этап решения задачи, на котором по формулировке задачи разрабатывается алгоритм.

Программист пишет программу на каком-либо языке программирования, состоящем из правил написания программ, и описывает алгоритм, используя слова, буквы, символы, знаки, математические операторы и др. Программа, написанная на языке программирования, называется исходным текстом. Программист меняет исходный текст, редактирует, изменяет, вставляет новые команды. Отлаживая программу, устраняя ошибки, создавая модификации и версии, может подключать другие программы как компонент или саму программу вставлять в другую программу как компонент.

Языки программирования высокого уровня (Бейсик, Паскаль, Си, Делфи, Фортран, Си++ и др.) позволяют писать программы в наглядном, воспринимаемом человеком виде, не зависящем от типа ЭВМ. Исходный текст программы преобразуют в машинный код, понимаемый и выполняемый компьютером. Этот этап называют трансляцией и выполняют с помощью специальных программ: компиляторов, интерпретаторов.

Языки программирования низкого уровня (например, Ассемблер) допускают непосредственное обращение к некоторым устройствам (например, к регистрам процессора) и предназначены для определенного типа ЭВМ.

Машинная команда – элементарная инструкция, выполняемая машиной автоматически без дополнительных указаний. Машинные команды подразделяются но видам выполняемых операций на арифметические и логические операции с данными, операции пересылки данных, обращения к внешним устройствам и передачи управления, а также обслуживающие и вспомогательные операции. Команды хранятся в памяти в двоичном коде. Машинная команда содержит код выполняемой операции, указания на операнды (данные для операции) и размещение получаемого результата. Команда в программу может подаваться извне – вводом данных от пользователя или другой программы. Машинная программа – последовательность команд решения задачи на языке вычислительной машины (в кодах машины).

• См. также Гражданский кодекс РФ, ст. 1261. Программы д ля ЭВМ: "Программой для ЭВМ является представленная η объективной форме совокупность данных и команд, предназначенных для функционирования ЭВМ и других компьютерных устройств в целях получения определенного результата, включая подготовительные материалы, полученные в ходе разработки программы для ЭВМ, и порождаемые ею аудиовизуальные отображения".

Программное обеспечение ЭВМ (ПО) , его основные характеристики. Взаимосвязь ПО и аппаратных средств ЭВМ. Общая классификация ПО.

Возможности компьютера как технической основы системы обработки данных связаны с используемым программным обеспечением.

Программа (program, routine) – упорядоченная последовательность команд (инструкций) компьютеру для решения задачи. Конечная цель любой компьютерной программы – управление аппаратными средствами вычислительной системы (или аппаратным обеспечением ВС ).

Программное обеспечение – это совокупность программ обработки данных.

Несмотря на то, что программное и аппаратное обеспечение рассматриваются раздельно, нельзя забывать, что между ними существует диалектическая связь, и раздельное рассмотрение их является условным.

Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называется программной конфигурацией . Между программами существует взаимосвязь, то есть работа множества программ базируется на программах низшего уровня.

Междупрограммный интерфейс - это распределение программного обеспечения на несколько связанных между собою уровней. Существует несколько уровней программного обеспечения. Эти уровни взаимодействуют между собой. Они представляют пирамидальную конструкцию. Каждый последующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней, при этом каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы. Так, например, вычислительная система с программным обеспечением базового уровня не способна выполнять большинство функций, но позволяет установить системное программное обеспечение. Различают четыре уровня программного обеспечения:

Более низкие, базовые уровни отвечают за выполнение простейших операций ввода-вывода, более высокие – за сложные действия, однако, функционирование более высоких уровней невозможно без низких уровней.

Базовый уровень - является низшим уровнем программного обеспечения и отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовоепрограммное обеспечение содержится в составе базовогоаппаратного обеспечения и сохраняется в специальных микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), образуя базовую систему ввода-вывода (BIOS). Программы и данные записываются в ПЗУ на этапе производства (с помощью специальных автоматических устройств –программаторов ) и не могут быть изменены во время эксплуатации (изменениям могут быть подвергнуты только некоторые параметры функционирования отдельных модулей базового ПО).

В тех случаях, когда изменение базовых программных средств во время эксплуатации является технически целесообразным, вместо микросхем ПЗУ применяютперепрограммируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ) . В этом случае содержание ППЗУ можно изменять.

BIOS – самый близкий к аппаратуре компонент.

Основная функция BIOS заключается в управлении стандартными внешними и внутренними устройствами:

монитором

клавиатурой

дисководами

принтером

таймером

Вспомогательные функции реализуются при включении ПК на этапе так называемой «предварительной загрузки»:

тестирование аппаратного обеспечения, в том числе оперативной памяти. В случае обнаружения неисправности выводится индикация

инициализация векторов прерывания нижнего уровня (ранжирование устройств ПК по степени значимости, «важности»)

поиск сначала на гибком, затем на жестком диске программы-загрузчика операционной системы (OS-loader) и загрузка ОС в оперативную память

Системный уровень - является переходным.Системное программное обеспечение (system software) – это, фактически, минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие других программ компьютера с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, то есть выполняют "посреднические" функции. От программ этого уровня зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы.

К системному программному обеспечению относятся:

операционная система и её компоненты (оснастка ОС: файлы динамических библиотек, программы для управления оборудованием – так называемые драйверы, программы для обслуживания работы операционной системы (системные утилиты ), входящие в её состав и т. д.)

операционные оболочки

файловые менеджеры

Операционная система (operating system) – набор программ, обеспечивающих работоспособность компьютерной системы, управление аппаратурой и прикладными программами, интерфейс с пользователем.

{{ Исторически, первой операционной системой для IBM-совместимых компьютеров была MS - DOS , которую предложила фирма Microsoft в конце 70_х годов. Сегодня она практически не используется в качестве настольной операционной системы для домашнего и офисного применения. Лишь очень небольшая ниша рынка ПО занята ей и её аналогами: MS-DOS или аналогичные операционные системы используются для управления каким-либо специализированным оборудованием в так называемых «промышленных ЭВМ» (industrial PC ).

В настоящее время на IBM-совместимых персональных компьютерах с x32/x64-архитектурой центральных процессоров устанавливаются различные версии операционной системы Windows (разработка фирмы Microsoft), UNIX (разработка Bell Laboratories и UNIX Group) и Linux (свободно распространяемая UNIX-подобная ОС, разрабатываемая сообществом программистов во главе с Линусом Торвальдсом). Также возможна установка специализированных операционных систем (операционных систем реального времени – ОСРВ , а также сетевых операционных систем ). Эти вопросы будут более подробно рассмотрены в наших следующих лекциях.

Для Macintosh-совместимых компьютеров (Mac - compatible computers ) , разрабатываемых фирмой Apple , используются различные версии операционной системы Mac OS X , которая представляет собой UNIX-подобную ОС с очень развитым графическим интерфейсом, максимально дружественным для пользователя (user friendly interface ). }}

При подсоединении к компьютеру нового оборудования, на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для остальных программ взаимосвязь с устройством. Конкретные системные программы, предназначенные для взаимодействия с конкретными устройствами, называют драйверами .

Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Благодаря ему, можно вводить данные в вычислительную систему, руководить ее работой и получать результат в удобной форме. Это средства обеспечения пользовательского интерфейса, от них зависит удобство и производительность работы с компьютером.

Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера. Ядро операционной системы выполняет такие функции как: управление памятью, процессами ввода-вывода, файловой системой, организация взаимодействия и диспетчеризация процессов, учет использования ресурсов, обработка команд и т.д.

Операционные-оболочки ифайловые менеджеры . Во времена господства на IBM-совместимых компьютерах операционной системы MS-DOS пользователю было очень трудно с ней взаимодействовать. Это было связано с тем, что диалог с операционной системой проводился из «командной строки» - то есть, в виде ввода в компьютер команд с клавиатуры. Пользователь должен был помнить формат (правила записи) каждой команды, что вызывало определенные затруднения, особенно у технически малограмотных людей. Пользовательский интерфейсMS-DOS, кроме интерфейса командной строки, представленный программойDOS-Shell, также оставлял желать лучшего. В связи с необходимостью облегчить пользователю взаимодействие с операционной системой появились операционные оболочки – специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Самой популярной программой-оболочкой стала программа Norton Commander, разработанная программистом Питером Нортоном (в последствие, он стал основателем фирмы Symantec). Кроме того, широко применялись также и другие операционные оболочки:CommandProcessor(разработка фирмыPhisTechSoft); DOS-Navigator (разработка RITResearch Labs);PCToolsDeLuxe(разработкаHoldenSoftware).

С появлением операционных систем, имеющих графический интерфейс, потребность в таких программах-оболочках отпала, однако те удобства, которые были предоставлены пользователям при базовых приемах работы с файлами (копирование, перемещение, переименование) были настолько велики, что появились программы под названием файловые менеджеры . Наибольшее распространение получили программы Windows Commander (ныне –TotalCommander) иFARManager.

Служебный уровень - программы этого уровня взаимодействуют как с программами базового уровня, так и с программами системного уровня. Назначение служебных программ (утилит) состоит в автоматизации работ по проверке и настройке системы в целом, а также для улучшения функций системных программ. Некоторые служебные программы (программы обслуживания) сразу входят в состав операционной системы, дополняя ее ядро, но большинство являются внешними программами и расширяют функции операционной системы. То есть, в разработке служебных программ отслеживаются два направления: интеграция с операционной системой и автономное функционирование.

Программное обеспечение ЭВМ – это набор программ, процедур, правил и соответствующей документации системы по обработки информации.

В компьютерном жаргоне часто используется слово «софт» от английского software.

Программное обеспечение - неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО.

По назначению ПО подразделяется на три класса : системное программное обеспечение, инструментальное и прикладное программное обеспечение (см. рис.).

Системное программное обеспечение организует процесс обработки информации в компьютере, служат для управления ресурсами компьютера - центральным процессором, памятью,

Оно включает в себя: Операционные системы и оболочки, утилиты, программы диагностики, драйвера.

Операционная система - это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого - организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ.

Средства диагностики и контроля (программы -утилиты) обеспечивают автоматический поиск ошибок и проверку функционирования отдельных узлов ЭВМ.

составляют те программы, ради которых существует компьютер..

Прикладное программное обеспечение включает три больших группы : пакет прикладных программ (общего назначения), методо-ориентированные, проблемно-ориентированные.

Программы общего назначения обеспечивают автоматизацию решения достаточно широкого круга задач, связанных с обработкой информации.

Проблемно-ориентированное программное обеспечение предназначено для решения конкретных задач пользователя и вследствие того имеет ограниченную область применения. Методо-ориентированные программы применяются для решения специальных задач в различных областях деятельности человека.

Инструментальное программное обеспечение - это программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ.

Инструментарий технологии программирования состоит из двух частей:

языки и системы;

CASE – технологии.

Языки и системы – это продукты, позволяющие создавать программные коды (программы на алгоритмических языках высокого уровня). К ним относятся:

трансляторы;

библиотеки стандартных программ;

средства редактирования, отладки и тестирования программ.

Язык программирования - формализованный язык для описания алго­ритма решения задачи на компьютере.

Средства для создания приложений - совокупность языков и систем программирования, а также различные программные комплексы для отлад­ки и поддержки создаваемых программ.

Языки программирования , если в качестве признака классификации взять синтаксис образования его конструкций, можно условно разделить на классы:

машинные языки (computer language) - языки программирования, воспринимаемые аппаратной частью компьютера (машинные коды);

машинно-ориентированные языки (computer-oriented language) - языки программиро­вания, которые отражают структуру конкретного типа компьютера (ассемблеры);

алгоритмические языки (algorithmic language) - не зависящие от архитектуры ком­пьютера языки программирования для отражения структуры алгоритма (Паскаль, Фортран, Бейсик и др.);

процедурно-ориентированные языки (procedure-oriented language) - языки програм­мирования, где имеется возможность описания программы как совокупности проце­дур (подпрограмм);

проблемно-ориентированные языки (universal programming language) - языки про­граммирования, предназначенные для решения задач определенного класса (Лисп, РПГ, Симула и др.);

Транслятор (translation – перевод, преобразование) - это специальная программа, которая производит преобразование записи алгоритма с языка программирования в последовательность машинных команд.

CASE – технологии – ( Computer Aid Software Engineering) – в переводе с английского языка означает “конструирование программного продукта”. CASE технология - это совокупность методов проектирования и разработки сложных систем ПО

ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Операционная система - это комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающих интерфейс между приложениями и пользователями, с одной стороны, и аппаратурой компьютера - с другой, и реализующих рациональное управление ресурсами компьютера (в соответствии с некоторыми критериями).

ОС выполняет две основные функции:

предоставляет пользователю дружественный интерфейс;

обеспечивает эффективное использование аппаратно-программных ресурсов ЭВМ.

Наряду с указанными выше двумя основными функциями ОС выполняет и ряд других, в том числе сервисных, основными из которых являются:

обработка нештатных (аварийных) ситуаций, возникаю­щих при решении задач;

диагностика и сервисное обслуживание дисков - исправ­ление ошибок в адресации данных, расположенных на дисках, оптимизация расположения данных на диске;

конфигурирование аппаратных средств ЭВМ под нужды пользователя.

ОС персональных ЭВМ можно разделить на:

однозадачные и многозадачные (в зависимости от допус­тимого числа одновременно решаемых задач);

однопользовательские и многопользовательские (в зави­симости от допустимого

3. СЕМЕЙСТВА И ХРОНОЛОГИЯ ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМ

ОС Microsoft Windows

MS Windows- семейство операционных систем компании Microsoft (Майкрософт). Изначально Windows была всего лишь графической надстройкой для MS-DOS. Начиная с 1995 года Windows - самая популярная операционная система на рынке персональных компьютеров – стандарт де-факто. К 2005-му году Microsoft Windows была установлена более чем на 89% персональных компьютеров. А по состоянию на август 2014 года под управлением операционных систем семейства Windows по данным ресурса NetMarketShare работает более 91% персональных компьютеров.

Windows 1.0 (1985)

Windows 2.0 (1987)

Windows/386 (1987)

Windows 3.0 (1990)

Windows 3.1 (1992)

Для MS Windows существует очень удобный и освоенный большинством пользователей пакет прикладных программ Microsoft Office, включающий:

текстовый процессор MS Word,

табличный процессор MS Excel,

органайзер MS Outlook,

приложение для подготовки презентаций MS PowerPoint,

приложение для управления базами данных MS Access.

Операционная система GNU/Linux (произносится «гну ли́нукс») - свободная UNIX-подобная операционная система. Обычно, по историческим причинам и для краткости, эта система называется просто «Linux». Это самая мощная альтернатива MS Windows, популярная в качестве серверной и резко набирающая популярность в качестве настольной (desktop) операционной системы в последние годы, в связи с усилением контроля за соблюдением лицензионного использования ОС Windows со стороны Microsoft в версиях XP и Vista.

Самые распространённые в мире дистрибутивы:

американский Red Hat и его наследник Fedora Core;

немецкий SuSE;

французский Mandriva (бывший Mandrake);

не имеющий национальной принадлежности международный дистрибутив Debian GNU/Linux;

один из самых старых дистрибутивов Slackware;

сравнительно молодой и активно развивающийся дистрибутив Gentoo;

молодой, но перспективный дистрибутив Ubuntu Linux.

С самого начала изучения информатики мы обращали внимание на то, что ЭВМ может работать только по программе. Вообще все, на что способна ЭВМ - это выполнять какую–то программу. Поэтому особое место в курсе информатики занимает изучение программного обеспечение ЭВМ.

Программное обеспечение (ПО) и его классификация.

Все существующие программы можно разделить на три вида. Для наглядности такого деления изобразим классификацию ПО в виде схемы

Системное ПО служит для обеспечения работоспособности ЭВМ, общего управления ресурсами и т.д. К системному ПО относятся:

Ø Операционные системы (ОС) - совокупность программ, предназначенных для управления ресурсами ЭВМ, организации диалога пользователя с ЭВМ, исполнения программ пользователя.

Ø Средства контроля и диагностики - тестовые программы, служат для контроля работоспособности аппаратной части ЭВМ. Эти программы выявляют неисправности и место их возникновения.

Ø Сервисные программы (утилиты) расширяют возможности ОС (программы оболочки, архиваторы, антивирусные программы, программы восстановления стертых файлов и т.д.).

Инструментальное ПО - совокупность программ для разработки других программ. Они являются основой работы программистов. К ним относятся:

Ø Системы программирования - набор программных средств, которые обеспечивают потребности при разработке программ (редакторы текстов программ, интегрированные среды). Примером такой программы может служить Turbo Pascal.

Ø Трансляторы - программы перевода программ в машинный язык. Программа–транслятор входит в состав интегрированной среды Turbo Pascal. Существует много других (отдельных) программ–трансляторов.

Прикладное ПО - программы для решения конкретных задач пользователя. Эти программы обращены к человеку, который не составляет программ, а лишь использует их для решения своих задач. При общении с прикладной программой пользователю приходится выполнять некоторые простые операции - вводить числа и тексты, выводить графики, просматривать данные. Прикладные программы ориентированы на создание максимального комфорта для пользователя. Он может знать о компьютере минимальный набор сведений. Таки образом, эти программы доступны широкому внедрению среди людей, не знакомых с компьютером.

Классификация прикладного ПО очень обширна. Существуют проблемно- и методо- ориентированные пакеты программ. Но большую его часть занимают программы общего назначения:

Ø текстовые процессоры,

Ø табличные процессоры,

Ø базы данных и системы управления базами данных (СУБД),

Ø программы обработки графических изображений и т.д.

Ø музыкальные редакторы, …

Понятие операционной системы.

ОС - совокупность программ, предназначенных для управления ресурсами ЭВМ, исполнения программ пользователя и организации диалога пользователя и ЭВМ. ОС управляет работой других программ и выделяет им ресурсы ЭВМ - память, время и т.д. Она обеспечивает работу машины как единого целого, связь между устройствами. В то же время ОС выступает посредником между человеком и ЭВМ и скрывает от пользователя много трудных элементарных операций, создает удобный интерфейс. То есть, как бы обволакивает аппаратуру компьютера, чтобы пользователю не приходилось общаться с этой аппаратурой.

Классификация операционных систем:

• по количеству одновременно обрабатываемой информации - 16- и 32-разрядные;
• по количеству одновременно работающих пользователей - однопользовательские и многопользовательские;
• по количеству одновременно выполняемых программ - однозадачные и многозадачные.

Понятие многозадачности.

В зависимости от работающей ОС на ЭВМ можно одновременно выполнять одну или сразу несколько программ. Например, набирая текст, пользователь может одновременно запустить печать документа на принтере, ожидать соединения по сети и т.д.

В однозадачной ОС в каждый момент времени может выполняться только одна программа, не считая резидентных программ, которые постоянно присутствуют в памяти и включаются в работу по мере необходимости.

В многозадачной одновременно активными могут быть более одной программы. Многозадачность бывает кооперативной и вытесняющей. При вытесняющей многозадачности система отводит каждой задаче строго определенной время - режим разделения времени.

При кооперативной все программы получают столько времени, сколько они попросят у ОС и делят его между собой, обмениваясь сообщениями.

История развития ОС

Рассмотрим два основных направления развития ОС, которые связаны соответственно с фирмами разработчиками Microsoft (MS) и IBM.

В 1981 году фирма MS выпустила первую ОС MS DOS 1.0 (дисковая операционная система) Работа с ОС осуществлялась с помощью командной строки в символьном режиме. ОС обслуживала 64 Кб памяти, могла использовать дискеты 5,25’’ емкостью 160 Кб.

В том же году фирма IBM разработала свою ОС PC DOS - полный аналог MS DOS.

В 1983 году вышла в свет MS DOS 2.0. Она работала с дискетами 360 Кб и жесткими дисками 10 Мб. Появилась древовидная система каталогов диска, а также возможность загружать драйверы.

Перечисленные ОС обладали рядом принципиальных недостатков: примитивный пользовательский интерфейс (в виде командной строки и символьного режима), однозадачность, ограниченность объема адресуемой памяти. От версии к версии эти ОС усовершенствовались, но принципиальные недостатки оставались.

С 1984 года началась работа над графической ОС, которая обладала бы возможностью полного использования памяти, была многозадачной. К 1985 году фирма MS разработала графическую оболочку Windows 2.0 к MS DOS. Появился графический интерфейс, но ограничение прямой адресации всего 640 Кб памяти оставалось. Вся остальная память считалась расширенной, и работа с ней осуществлялась с помощью драйверов расширенной памяти.

В 1987 году фирма IBM разработала ОС OS/2 1.0, которая могла адресовать до 16 Мб памяти, обладала многозадачностью до 12 программ.

В 1990 году фирма MS выпустила оболочку Windows 3.x. Для неё характерно использование всего адресного пространства и виртуальной памяти, кооперативная многозадачность. Однако, это была не ОС, а только графическая программная оболочка для MS-DOS.

К 1992 году фирмой IBM была разработана OS/2 2.0 - 32- разрядная, многозадачная, однопользовательская ОС. Поддерживались многопоточные программы, совместимость с продуктами фирмы MS. Но она более требовательна к ресурсам - 386 процессор, 8Мб памяти, 50Мб свободного места на диске. Но в дальнейшем разработчики этой линии ОС отказались от поддержки программного обеспечения фирмы MS.

В 1993 году появилась Windows NT - 32-разрядная, многопользовательская, многозадачная ОС с сетевыми возможностями и графическим интерфейсом.

В 1995 году увидела свет 32-разрядная, однопользовательская ОС Windows 95. Она обладает вытесняющей многозадачностью для 32-разрядных приложений и кооперативной - для 16 разрядных.

Требуемые ресурсы: 386 процессор и 4 Мб памяти, 40 Мб свободного места на диске.

В 1998 году появилась Windows 98, а в 2000 году - WindowsMillenniumEdition - ОС по характеристикам аналогичные предыдущей версии 1995 года, но внутренне более совершенные.

В 2000 году выпущены две версии Windows 2000: Professional и Server, которые являются 32-разрядными многозадачными, а Server ещё и многопользовательской ОС. Эти две ОС основаны на технологии NT и являются прямыми потомками WindowsNT.

Отдельно от перечисленных ОС развивалась еще одна линия ОС - UNIХ, созданная фирмой BellLaboratories. Она разрабатывалась по эгидой переносимости программ между компьютерами с разной архитектурой. В итоге появились много UNIXоподобных ОС - многопользовательские, многозадачные, 32-разрядные.

Файлы и каталоги.

В компьютере обычно имеется несколько накопителей на магнитных дисках. Все они имеют свои имена в виде латинских букв. Буквы А и В - имена дисководов. Начиная с С именуются жесткие диски, а затем CD–ROM.

Вся информация на дисках хранится в виде файлов. Файл - совокупность логически связанных данных. Это может быть текст книги, программа, коды графического изображения и т.д. Каждый файл имеет имя, которое состоит из двух частей: собственно имени и расширения. Правила построения имени зависят от используемой ОС.

Для ОС MS-DOS длина файла мажет быть от 1 до 8 латинских символов и цифр. Кроме того, в имя можно включать некоторые спецсимволы (!%$# и т.д.) Расширение начинается с точки, за которой следуют от 0 до 3 символов, то есть расширение может отсутствовать.

Для Windows имя может состоять из 1 - 255 любых символов. Расширением считается часть имени после последней точки. Регистр букв не различается.

Расширение как правило определяет содержание файла. Со временем сложились стандартные расширения файлов:

txt, doc - текстовые документы,

exe, com - исполняемые файлы,

bat - командный файл,

bmp, jpg - файлы графических изображений и т.д.

Для удобного расположения многих файлов их удобно рассортировать по папкам (каталогам). Имя каталога строится по тем же принципам, что и имя файла, но расширение используется редко. Папки могут содержать внутренние папки до сколь угодно большой вложенности. Нарисовать на доске рисунок и подчеркнуть древовидную систему папок.

Самый верхний каталог называется корневым. На каждом диске имеется один корневой каталог. В нем регистрируются файлы и каталоги первого уровня. В каталогах 1-го уровня регистрируются каталоги 2-го уровня и т.д. Для того чтобы указать расположение файла на диске, необходимо написать путь к файлу через дерево каталогов.

Подготовка носителей к работе.

Все пространство любого диска разбито на концентрические дорожки, которые делятся на секторы. Для создания дорожек и секторов используется программа диск нужно отформатировать специальной программой. При этом на диск записываются электронные метки дорожек и секторов, и выделяется служебное место на диске. Программа также проверяет его работоспособность и помечает плохое блоки.

Процесс форматирования делится на 2 этапа: низкого (физическое) и высокого (логическое) уровня. При физическом форматировании на диск наносятся электронные метки для указания мест дорожек и секторов. Логическое форматирование разбивает все пространство диска на кластеры и обеспечивает выделение служебных мест на диске.

Кластер - группа смежных секторов, имеющая уникальный номер. Кластеры размещаются так, чтобы минимизировать