Программное обеспечение Системное программное обеспечение Прикладное программное обеспечение Инструментальное программное обеспечение Операционные системы Программы – обработчики текста Редакторы программного кода Драйверы Электронные таблицы Трансляторы Дисковые утилиты СУБД Архиваторы Антивирусы Комплекс программ диагностики и техобслуживания Переводчики Игры Развлечения Профессиональные ППП Отладчики Редакторы связей Инструментальные системы программирования
Системное ПО Операционные системы Файловые системы Драйверы устройств Служебные программы Базовое ПО Утилиты Антивирусные средства
Базовое ПО (BIOS – Basic Input Output System) 1. Поддержка функций ввода/вывода 2. Процедура POST – Power On Self Test • проверка работоспособности системы управления электропитанием; • инициализация системных ресурсов и регистров микросхем; • тестирование оперативной памяти; • подключение клавиатуры; • тестирование портов; • инициализация контроллеров, определение и подключение жестких дисков. 3. Загрузка ОС 4. Управление потребляемой мощностью: ACPI (Advanced Configuration and Power Interface) или APM (Advanced Power Management)
Структура аппаратно-программных средств компьютера Прикладные программы Интерпретаторы Компиляторы команд Редакторы Операционные системы Система команд Функциональные средства Аппаратные средства
Виды операционных систем • • • ОС для мэйнфреймов. Серверные ОС. ОС для персональных компьютеров. ОС реального времени. Встроенные операционные системы. ОС на смарт- картах.
Базовые понятия операционных систем • Процесс • Память • Файл Процессом называют программу в момент ее выполнения. С каждым процессом связывается его адресное пространство — список адресов в памяти от некоторого минимума до некоторого максимума. По этим адресам процесс может занести информацию и прочесть ее. Адресное пространство содержит саму программу, данные к ней и ее стек. Со всяким процессом связывается некий набор регистров, включая счетчик команд, указатель стека и другие аппаратные ресурсы, а также вся информация, необходимая для запуска программы.
В каждом компьютере есть оперативная память, используемая для хранения исполняемых программ. В простых ОС в конкретный момент времени в памяти может находиться только одна программа. Более сложные системы позволяют одновременно хранить в памяти несколько программ. Для того чтобы они не мешали другу, необходим защитный механизм. Этот механизм управляется операционной системой. Другой важный, связанный с памятью вопрос — управление адресным пространством процессов. Обычно под каждый процесс отводится некоторое множество адресов, которые он может использовать. В простейшем случае, когда максимальная величина адресного пространства для процесса меньше оперативной памяти, процесс заполняет свое адресное пространство, и памяти хватает на то, чтобы содержать его целиком. Однако, что произойдет, если адресное пространство процесса окажется больше, чем ОЗУ компьютера, а процесс захочет использовать его целиком? В этом случае используется метод, называемый виртуальной памятью, при котором ОС хранит часть адресов в оперативной памяти, а часть на диске и меняет их местами при необходимости. Управление памятью — важная функция операционной системы.
Файловая система — еще одно базовое понятие, поддерживаемое виртуально всеми ОС. Основной функцией операционной системы является маскирование особенностей работы дисков и других устройств и предоставление пользователю понятной и удобной абстрактной модели независимых от устройств файлов. Системные вызовы необходимы для создания, удаления, чтения или записи файлов. Перед тем как прочитать файл, его нужно разместить на диске и открыть, а после прочтения его нужно закрыть. Все эти функции осуществляют системные вызовы. При создании места для хранения файлов ОС использует понятие каталога как способ объединения файлов в группы. Для создания и удаления каталога также необходимы системные вызовы. Они же обеспечивают перемещение существующего файла в каталог и удаление файла из каталога. Содержимое каталога могут составлять файлы или другие каталоги. Эта модель создает структуру — файловую систему.
Процессы Все функционирующее на компьютере ПО организовано в виде набора последовательных процессов, или просто процессов. Процессом является выполняемая программа вместе с текущими значениями счетчика команд, регистров и переменных. С позиций этой абстрактной модели у каждого процесса есть собственный центральный виртуальный процессор. На самом деле центральный процессор переключается с процесса на процесс. Это переключение и называется многозадачностью или мультипрограммированием. Операционной системе нужен способ создания и прерывания процессов по мере необходимости. Процесс является независимым объектом со своим счетчиком команд и внутренним состоянием, однако существует необходимость взаимодействия с другими процессами. Процессы 0 1 … N-2 N-1 Планировщик Нижний уровень ОС, отвечающий за прерывания и планирования
Управление памятью Часть операционной системы, отвечающая за управление памятью, называется модулем управления памятью или менеджером памяти. Менеджер следит за тем, какая часть памяти используется в данный момент, выделяет память процессам и по их завершении освобождает ресурсы, управляет обменом данных между ОЗУ и диском.
Схемы управления памятью • Однозадачная система без подкачки на диск (MS – DOS); • Разбиение памяти на n разделов (возможно не равных); • Подкачка (swapping); • Виртуальная память.
Управление устройствами ввода-вывода Операционная система дает этим устройствам команды, перехватывает прерывания и обрабатывает ошибки. Она должна обеспечить простой и удобный интерфейс между устройствами и остальной частью системы. Категории устройств ввода-вывода: • Блочные устройства; • Символьные устройства.
Блочные устройства хранят информацию в виде блоков фиксированного размера, причем у каждого блока имеется свой адрес. Размеры блоков от 521 до 32768 байт. Каждый блок может быть прочитан независимо от остальных. (Диски). Символьное устройство принимает или предоставляет поток неструктурированных символов. Оно не является адресуемым и не выполняет операций поиска. (Принтеры, мыши, сетевые адаптеры и др. ). Устройство ввода-вывода обычно состоит из механической и электронной частей. Механический компонент находится в самом устройстве. Электронный компонент называется контроллером или адаптером.
Концепции разработки ПО устройств ввода-вывода • • Независимость от устройств; Принцип единообразия именования; Обработка ошибок; Способ переноса данных – синхронный (блокирующий) или асинхронный (управляемый прерываниями) или прямой доступ к памяти; • Буферизация.
Драйверы устройств Программа пользователя Пространство пользователя Остальная часть операционной системы Пространство ядра Драйвер принтера Драйвер видеокарты Драйвер CD-ROM Контроллер принтера Контроллер видеокарты Контроллер CD-ROM Аппаратура Принтер Видеокарта CD-ROM Устройства
Функции драйвера • Обработка абстрактных запросов чтения или записи независимо от устройств и расположенного над ними программного обеспечения; • Инициализация устройства; • Управление энергопотреблением устройства и регистрация событий; • Проверка входных параметров; • Проверка использования устройства в данный момент.
Файловые системы Часть ОС, работающая с файлами и обеспечивающая хранение данных на дисках и доступ к ним, называется файловой системой (ФС). В ФС минимальная единица информации – кластер. Функции ФС: • Определение физического расположения частей файла; • Определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.
Файловые системы • FAT 16 (File Allocation Table); (Кластер от 512 б до 64 кб. Том до 4 гб. ) • FAT 32; (Кластер от 512 б до 64 кб. Том до 2 тб. ) • NTFS (New Technology File System); (Кластер от 512 б до 64 кб. Том до 18 446 744 Тбайт) • CDFS (Compact Disk File System); • UDF (Universal Disk Format).
Скачать презентацию Программное обеспечение Системное программное обеспечение Прикладное программное обеспечение
Программное обеспечение.ppt