Программное обеспечение Назначение и классификация ПО ЭВМ
Программы – это упорядоченные последовательности команд. Программное обеспечение ЭВМ - это совокупность программ, процедур и правил вместе со связанной с этими компонентами документацией, которая позволяет использовать ЭВМ для решения различных задач. Необходимость в разработке программного обеспечения обуславливается следующими обстоятельствами: ь обеспечить работоспособность ЭВМ, так как без программного обеспечения ЭВМ не может работать; ь облегчить взаимодействие компьютера с пользователем; ь сократить цикл от постановки задачи до получения результата ее решения на ЭВМ; ь повысить эффективность использования ресурсов ЭВМ. Существует множество подходов к классификации программного обеспечения. Один из вариантов показан на схеме.
Программное обеспечение Системное программное обеспечение Прикладное программное обеспечение операционные системы Интерфейсные операционные системы Системы программ Операционные оболочки Системы управления БД (СУБД) Инструментальные системы Утилиты Системы технического обслуживания Инструменты искусственного интеллекта Интегрированные системы Текстовые редакторы Прикладные программы пользователей Проблемноориентированные Интегрированные Пакеты прикладных прграмм
Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь – многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть мы можем говорить о межпрограммном интерфейсе. На практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней. Уровни программного обеспечения представляют собой пирамидальную конструкцию Программное и аппаратное обеспечение в компьютере работают в неразрывной связи и в непрерывном взаимодействии. Состав программного обеспечения вычислительной системы называют программной конфигурацией. Очень часто встречается схема классификации современного программного обеспечения, показанная далее Прикладное программное обеспечение Служебное программное обеспечение Системное программное обеспечение Базовое программное обеспечение
Классификация современного ПО (вариант 3) Программное обеспечение Операционные системы Системное программное обеспечение Служебное программно е обеспечени е Системы программирования Языки программирования Компиляторы Трансл яторы Прикладное программное обеспечение Специализир ованные ПП Интерпретаторы Интегрированны е ПП Прикладные программы
Базовый уровень Программы этого уровня отвечают за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами Базовые программные средства непосредственно входят в состав базового оборудования, и хранятся в специальных микросхемах, называемых постоянным запоминающим устройством (ПЗУ – Read Only Memory, ROM). Программы базового уровня называются системой BIOS
Системный уровень 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. От программного обеспечения этого уровня во многом зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы в целом. Совокупность программ системного уровня образует операционную систему компьютера. Наличие операционной системы – непременное условие для возможности практической работы человека с вычислительной системой.
Операционные системы o Операционная система - это комплекс специальных программ и правил, предназначенных для управления загрузкой, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления ресурсами вычислительной системы и процессами, использующими эти ресурсы при вычислениях. Основная функция всех операционных систем – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса: • интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (пользовательский интерфейс); • интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс); • интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).
Для одной аппаратной платформы, например, такой как IBM PC, существует несколько операционных систем. Различия между ними рассматривают 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. Та часть программ, которая взаимодействует с аппаратными средствами непосредственно и поэтому должна постоянно храниться в компьютере, составляет ядро операционной системы. Остальные программы хранятся на внешнем запоминающем устройстве, например, на жестком диске. Но могут и на (floppy) гибком диске или CDдиске, которые в этом случае называются системными.
Важнейшей задачей операционной системы является распределение ресурсов памяти между процессами, конкурирующими за эти ресурсы. Ресурс - это любой логический или физический компонент ЭВМ и предоставляемые им возможности. Основные ресурсы процессор и процессорное время, оперативная память и периферийные устройства. Процессом (задачей) называется последовательность действий, предписанных программой или ее логически законченной частью, а также данные, используемые при вычислениях. Процесс (задача) является минимальной единицей работы, для которой выделяются ресурсы.
Управление ресурсами включает решение следующих задач: планирование ресурса – то есть определение, кому, когда, а для делимых ресурсов – и в каком количестве необходимо выделить данный ресурс отслеживание состояния ресурса – то есть поддержание оперативной информации о том, занят или не занят ресурс,
Классификация операционных систем В зависимости от особенностей использованного алгоритма управления процессором операционные системы делят на многозадачные и однозадачные, по числу одновременно выполняемых задач. Во-вторых, операционные системы делят на однопользовательские и многопользовательские, по числу одновременно работающих пользователей. В-третьих, среди множества существующих вариантов реализации многозадачности в операционных системах можно выделить две группы алгоритмов, по которым строятся операционные системы: с невытесняющей многозадачностью и вытесняющей многозадачностью.
Важнейшим свойствам операционных систем является возможность распараллеливания вычислений в рамках одной задачи. Это свойство называется поддержка многонитевости. Многонитевая операционная система разделяет процессорное время не между задачами, а между их отдельными ветвями (нитями). Другим важным свойством операционной системы является отсутствие или наличие в ней средств поддержки многопроцессорной обработки – мультипроцессирование. Все операционные системы способны обеспечить как пакетный так и диалоговый режим работы. При реализации интерфейса пользователя различают неграфические и графические операционные системы.
Все операционные системы автоматический запуск. обеспечивают свой Для дисковых операционных систем в специальной (системной) области диска создается запись программного кода. Недисковые операционные системы характерны для специализированных вычислительных систем, математическое обеспечение, содержится в микросхемах ПЗУ MS DOS; DR DOS; Windows 95, 98 SE, ME, NT, 2000, 2003, XP, Vista; UNIX; OS/2; Linux
Файлы и файловая структура Файл – это поименованная область внешнего носителя информации. Она обладает произвольным размером и уникальным именем. файл – именованная последовательность байтов произвольной длины. файл – это наименьший поименованный массив информации. файл – это основная единица организации информации на носителе. Обычно в отдельном файле хранят данные одного типа. Тип данных определяет тип файла.
В определении файла особое внимание уделяется имени. Оно несет в себе адресные данные, без которых данные, хранящиеся в файле, не будут найдены и не превратятся в информацию. А также конкретное название файла, задаваемое пользователем и позволяющее ему идентифицировать различные файлы. Ну, и, конечно, тип файла, который показывает какие данные хранятся в файле. Тип файла очень важен для автоматической работы с данными. По имени файла можно автоматически определить адекватный метод извлечения информации из файла. Имя файла должно быть уникально. обеспечивается автоматически. Уникальность имени Хранение файлов организуется в иерархической (древовидной) структуре. Иерархическая структура организации файлов на внешнем носителе информации называется файловой структурой.
Вершиной структуры служит логическое имя носителя. Файлы группируются в каталоги (папки), внутри которых могут быть созданы вложенные каталоги (папки). Путь доступа к файлу начинается с имени устройства и включает все имена каталогов (папок), через которые проходит. В качестве разделителя используется символ «/» . По сути, путь к файлу определяет местоположение файла на внешнем носителе. полным именем файла считается собственное имя файла (т. е. его название, заданное пользователем) с путем доступа к нему. Также полное имя файла содержит, так называемое, расширение, которое показывает тип файла. Расширение от названия файла отделяется символом (. ) точка. Например D: /Мои документы/761/Иванова/Лаб работа 1. txt
В различных операционных системах файловые структуры реализуются по-разному. Для этого вводится понятие файловой системы. Основной задачей, которую решает файловая система, является обеспечение взаимодействия программ и физических устройств ввода/вывода, таких как накопители на жестких дисках, флоппи дисках и т. д. Поверхность жесткого диска, например, рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащим разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Группы секторов условно объединяются в кластеры. Кластер является наименьшей единицей адресации к данным. Размер кластера не фиксирован и зависит от емкости диска.
Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах FAT (File Allocation Table) или NTFS (New Technology File System) – для операционных систем семейства Windows. Расположение файла описывается расположением принадлежащих ему блоков. Блоком называется наименьшая единица данных, которой устройство ввода/вывода может обмениваться с памятью. Простейший способ расположения файла – непрерывная последовательность блоков. Такой способ имеет ряд существенных недостатков: во-первых, во время создания файла системе может быть не известен его размер, то есть система не знает, сколько места на носителе надо зарезервировать; во-вторых, неизбежна сильная фрагментация носителя.
Для устранения этих недостатков могут использоваться связанные блоки. Для чтения блока файла, достаточно просмотреть таблицу индексов. При этом сохраняется однородность данных, хранящихся в блоке, так как служебная информация хранится в отдельной области К функции обслуживания файловой структуры относятся следующие операции, происходящие под управлением операционной системы: ь создание файлов и присвоение им имен; ь создание каталогов (папок) и присвоение им имен; ь переименование файлов и каталогов (папок); ь копирование и перемещение файлов между носителями компьютера и между каталогами (папками) одного носителя; ь удаление файлов и каталогов (папок); ь навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке); ь управление атрибутами файлов ь создание ярлыков; ь запуск программ и открытие документов.
Таким образом, видим основные функции, выполняемые файловой системой можно разделить на две группы: Ш функции для работы с файлами, то есть их создание, удаление, изменение атрибутов, определение структуры файлов; Шфункции для работы с данными, хранящимися в файлах, то есть чтение и запись, поиск и т. д. В логическом плане файловую систему можно разделить на следующие составные части: v файлы, хранящиеся на устройстве ввода/вывода; v структура файлов; v функции работы с файлами и их структурой. Атрибуты файла используется файловой системой. В многопользовательских системах доступ к файлу разных пользователей должен быть разграничен, то есть операции с определенными файлами или каталогами должны быть разрешены для одних пользователей и запрещены для других.
Скачать презентацию Программное обеспечение Назначение и классификация ПО ЭВМ
Лекция_7_семестр_2_Классификация ПО и ОС.ppt