Програмное обеспечение эвм. Типы и состав

4.1. Программное обеспечение ЭВМ

Совокупность программ, процедур и правил, а также документации, связанных с

функционированием системы обработки данных, составляют программное обеспечение

(ПО; software). Программное и аппаратное обеспечение в ЭВМ работают в неразрывной

связи и взаимодействии.

ПО предназначено для решения конкретных задач. Приложение (application) – это

программная реализация решения задачи на ЭВМ. В большинстве случаев, приложения

разрабатываются для последующего выхода с ним на рынок ПО. Программный продукт

(ПП) – это комплекс взаимосвязанных программ для решения определенной проблемы

(задачи) массового спроса, подготовленный к реализации как любой вид промышленной

продукции.

Жизненный цикл ПП состоит из трех стадий: 1) разработка ПП; 2) эксплуатация и

сопровождение; 3) завершение жизненного цикла.

МС

ПС

ПР

ДК

ВР ЭП

СП

СН

Разработка

программного

продукта

Эксплуатация и

сопровождение

Завершение

жизненного

цикла

Стадия разработки ПП включает следующие частично перекрывающиеся этапы.

МС – маркетинг рынка ПО и формирование требований к ПП предназначены для

изучения требований к создаваемому ПП, включающие следующие действия:

- изучение сегмента рынка ПО, где предполагается использование

разрабатываемого ПП, и анализ аналогичных ПП; определение состава и назначения

функций обработки данных ПП;

- установление требований пользователя к способу взаимодействия с ПП (система

меню, использование манипулятора «мышь», типы подсказок, виды экранных документов

и т. п.);

- определение аппаратных и программных средств, необходимых для

эксплуатации ПП.

ПС – проектирование структуры ПП связано с разработкой структуры ПП,

структуры информационной базы задачи, выбором методов и средств создания программ

– технологии программирования.

Можно выделить следующие уровни ПО (в порядке убывания):

1) прикладной уровень;

2) служебный уровень;

3) системный уровень;

4) базовый уровень.

Базовый уровень отвечает за взаимодействие с аппаратными средствами и

хранится в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Программы и данные записываются в

ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены во время эксплуатации. ПО

базового уровня выполняет следующие функции:

- тестирование оборудования после каждого включения ЭВМ, которое состоит из

инициализации системных ресурсов и регистров микросхем, тестирования ОЗУ,

инициализации контроллеров, определения и подключения ВЗУ;

- передача управления загрузчику операционной системы;

- управление электропитанием при выключении ЭВМ.

Системный уровень обеспечивает взаимодействие других программ компьютера с

базовым уровнем и непосредственно с аппаратным обеспечением. Совокупность ПО

системного уровня образует ядро операционной системы (ОС) ЭВМ. Ядро ОС выполняет

следующие функции:

- управление и распределение памяти ОЗУ и ВЗУ;

- управление процессами ввода-вывода;

- поддержка файловой системы – упорядоченной совокупности объектов

различного типа (файлов), хранящихся в ВЗУ;

- управление устройствами через специальные программы – драйверы;

- организация взаимодействия и диспетчеризации процессов – выполняемых в

данный момент программ и задач;

- предоставление интерфейса пользователю для управления перечисленными

функциями – системы окон, меню, панелей инструментов для вызова соответствующих

функций.

Драйвер устройств – это программа, которая обеспечивает взаимодействие

(преобразование сигналов, данных) с компонентами ЭВМ. Почти все компоненты

взаимодействуют с ОС через драйверы.

 

ОС.Основные функции и виды

4.3. Операционные системы

Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и

служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО,

входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является основой для ПО более

высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями

ОС принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной

системы.

Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении

нескольких видов взаимодействия:

- взаимодействие между пользователем с одной стороны и программным и

аппаратным обеспечением ЭВМ с другой стороны, называемое интерфейсом

пользователя;

- взаимодействие между программным и аппаратным обеспечением, называемое

аппаратно-программным интерфейсом;

- взаимодействие между программным обеспечением разного уровня, называемое

программным интерфейсом.

ОС появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного

обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие

компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых

далеко не все широко известны. Для одной и той же аппаратной платформы существует

несколько ОС. Различия между ними рассматриваются в двух категориях: внутренние и

внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных

функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной

системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к

конкретному рабочему месту.

ОС можно подразделить по типу аппаратного обеспечения, на котором ОС

работают.

Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и

позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы

также предоставляют возможность работы с печатающими устройств

Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и

позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы

также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или

сетью Интернет. У Интернет-провайдеров обычно работают несколько серверов для того,

чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах

хранятся страницы веб-сайтов и обрабатываются входящие запросы. Unix и специальная

серверная версия ОС Windows являются примерами серверных ОС. Теперь для этой цели

стала использоваться и ОС Linux.

Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров. Их

работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя.

Такие системы широко используются и повседневной работе. Основными ОС в этой

категории являются Windows XP / Vista / 7, AppleMacOS и Linux.

Другим видом ОС являются системы реального времени. Главным параметром

таких систем является время. Например, в системах управления производством

компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о

промышленном процессе и используют их для управления оборудованием. Такие

процессы должны удовлетворять жестким временным требованиям. Если по конвейеру

передвигается автомобиль, то каждое действие должно быть осуществлено в строго

определенный момент времени. Если сварочный робот сварит шов слишком рано или

слишком поздно, то нанесет непоправимый вред изделию. Системы VxWorks и QNX

являются ОС реального времени.

Встроенные ОС используются в смартфонах, карманных компьютерах и бытовой

технике. Карманный компьютер – это маленький компьютер, помещающийся в кармане и

выполняющий небольшой набор функции, например, телефонной книжки и блокнота.

Смартфон – это мобильный телефон, обладающий многими возможностями карманного

компьютера. Встроенные микропроцессорные системы, управляющие работой устройств

бытовой техники, не считаются компьютерами, но обладают теми же характеристиками,

что и системы реального времени, и при этом имеют малые размер и память и

ограничения мощности, что выделяет их в отдельный класс. Примерами таких ОС

являются Google Andrоid и Apple iOS