Самодел 2 (1114717), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

+ устранение ошибок: драйвер сам анализирует ошибки и некоторое время пытается устранить их; а если ничего не помогло, то только тогда он сообщает об этом пользователю.

«Минусы»:

- прикладной программист должен быть готов к использованию разных драйверов

- прикладные программы должны модифицироваться при добавлении новых устройств

Управление логическими/виртуальными ресурсами.

В качестве решения проблем предыдущего уровня появился этот. Он привел к обобщению и созданию драйверов с едиными интерфейсами: пользователь смог работать с разными устройствами как с одним и тем же.

Логическое/виртуальное устройство (ресурс) – устройство/ресурс, некоторые эксплутационные характеристики которого (возможно все) реализованы программным образом.

Драйвер логического/виртуального ресурса - программа, обеспечивающая существование и использование соответствующего ресурса

Разветвленная иерархия виртуальных и физических устройств.

Драйверы можно разделить на 3 группы:

«А» - драйверы физических устройств

«В» - драйверы устройств аппаратного типа – для работы с виртуальными устройствами

«С» - драйверы виртуальных устройств, которым сложно сопоставить физическое устройство. (Например, драйвер файловой системы – для пользователя не ясно с чем в конечном счете он работает – с винчестером IBM или с ОЗУ и пр.)

П
ример с группами драйверов устройств:

Многоуровневая система доступа к устройствам дает упрощение программирования, создания ПО.

Ресурсы вычислительной системы - совокупность всех физических и виртуальных ресурсов.

Одна из характеристик ресурсов вычислительной системы их конечность, следовательно возникает конкуренция за обладание ресурсом между его программными потребителями.

Операционная система - это комплекс программ, обеспечивающий управление ресурсами вычислительной системы.

Средства программирования, доступные на уровнях управления ресурсами ВС:

• система команд компьютера;

• программные интерфейсы драйверов устройств (как физических, так и виртуальных)

Системы программирования.

Система программирования – это комплекс программ, обеспечивающий поддержание жизненного цикла программы в вычислительной системе.

Этапы, связанные с разработкой и внедрением программы, называются жизненным циклом.

Жизненный цикл программы в вычислительной системе

1.Проектирование

2. Кодирование

3. Тестирование и отладка

4. Ввод программной системы в эксплуатацию (внедрение) и сопровождение

1 . Проектирование

исследование решаемой задачи

формирование концептуальных требований

выявление характеристик ВС (например, смартфон – устройство, включающее в себя функции телефона, элементы, возможности компьютера)

набор требуемых и возможных функций ВС

рассматриваются возможности ВС, после чего они учитываются => устанавливаются рамки использования на определенной ВС, в которой будет работать программа (программная среда, например в PC или в mainframe)

выбираются, зная всё предыдущее

(моделирование) определение какими характеристиками будет обладать готовый продукт

2. Кодирование

Этап построения кода программы на основе данных, полученных при проектировании

Средства для использования библиотек и разработки программных продуктов предназначены для коллективной работы над программным продуктом. Включают в себя контроль структурной организации, контроль межуровневых интерфейсов и т.д.

Используется система поддержки версий.

3
. Тестирование и отладка

В общем случае мы не можем говорить, что программа правильна – мы можем говорить, что она правильна на определенных тестах.

Суть отладки: мы знаем, что программа работает не правильно, тогда осуществляем поиск и исправление ошибок, выявленных в тестировании или при исполнении, используя отладчики.

4. Ввод программной системы в эксплуатацию (внедрение) и сопровождение

Данный этап предполагает наличие к программе документации.

Современные технологии разработки программного обеспечения

К
аскадная модель Каскадная итерационная модель

Каскадная модель обычно вырожденная, как бы хорошо ни исследовался каждый этап. Более жизненная модель – каскадная итерационная. Но ее минус – недетерминированное время. Закончить каждый этап практически невозможно – его нужно прерывать.

Спиральная модель организации жизненного цикла программных систем направлена на создание прототипов.

Система программирования – это комплекс программ, обеспечивающий поддержание всех этапов жизненного цикла программы.

Экскурс в развитие систем программирования:

Начало 50-х годов ХХ – века. Система программирования или система автоматизации программирования включала в себя ассемблер (или автокод) и загрузчик, появление библиотек стандартных программ и макрогенераторов.

Середина 50-х – начало 60-х годов ХХ – века. Появление и распространение языков программирования высокого уровня (Фортран, Алгол-60, Кобол и др.). Формирование концепций модульного программирования.

Середина 60-х годов – начало 90-х ХХ – века. Развитие интерактивных и персональных систем, появление и развитие языков объектно-ориентированного программирования.

90-е ХХ – века – настоящее время. Появление промышленных средств автоматизации проектирования программного обеспечения, CASE-средств (Computer-Aided Software/System Engineering), унифицированного языка моделирования UML.

Средства программирования, доступные на уровне системы программирования - программные средства и компоненты СП, обеспечивающие поддержание жизненного цикла программы.

5. Прикладные системы

Прикладная система – программная система, ориентированная на решение или автоматизацию решения задач из конкретной предметной области.

Первый этап развития прикладных систем - уникальное решение для уникальных задач.

Разработка и решение на этом этапе применимы только для одной машины.

Второй этап –

развитие систем программирования и появление средств создания и использования библиотек программ.

Т ретий этап характеризуется появлением

пакетов прикладных программ – программный комплекс, содержащий много всего для решения различных задач.

Стандартизация пользовательских интерфейсов приводит к тому, что любому человеку требуется мало затрат на освоение любой программы, если он знаком с другими.

П
римеры прикладных систем:

О
сновные тенденции в развитии современных прикладных систем

• Стандартизация моделей автоматизируемых бизнес-процессов

• B2B (business to business)

• B2C (business to customer)

• ERP (Enterprise Resource Planning)

• CRM (Customer Relationship Management)

• Открытость системы

  • API - Application Programming Interface

Выводы:

Пользователь и уровни структурной организации ВС:

Базовые определения и понятия:

• Вычислительная система

• Физические ресурсы (устройства)

• Драйвер физического устройства

• Логические или виртуальные ресурсы (устройства)

• Драйвер логического/виртуального ресурса

• Ресурсы вычислительной системы

• Операционная система

• Жизненный цикл программы в вычислительной системе

• Система программирования

• Прикладная система

1.2. Основы компьютерной архитектуры

Принципы построения компьютера фон Неймана:

1. Принцип двоичного кодирования

Вся информация кодируется в двоичных числах.

2. Принцип программного управления

Выполнение операций с операндами, выполнение программы = выполнение определенной последовательности команд.

3. Принцип хранимой программы

Для хранения программы и данных используется единое устройство хранения, состоящее из ячеек памяти, содержащих машинные слова и имеющих последовательную адресацию. Команды и данные записываются одинаково.

Всё это должно быть уже знакомо тем, кто учился во втором семестре.

Такие принципы построения компьютера привели к появлению трансляций языков программирования.

Структура, основные компоненты компьютера фон Неймана:

ЦП – центральный процессор

АЛУ – арифметико-логическое устройство

УУ – устройство управления

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство

Современные компьютеры отошли от принципов вон Неймана:

1. Принцип параллелизма => улучшение производительности

2. Различное применение компьютеров => точность работы

Оперативное запоминающее устройство

ОЗУ (RAM) – устройство компьютера, предназначенное для хранения данных, в которых находится или может находиться выполняемая на компьютере программа. ОЗУ состоит из ячеек памяти. Ячейка памяти – это, как правило, совокупность двух полей:

т ег и машинное слово. В теге может храниться информация, которая используется для внутренних целей компьютера, таких как контроль за сохранением целостности информации, контроль доступа к командам и данным, контроль доступа к машинным типам данных.

1. Контроль за целостностью данных

П ример:

2. Контроль доступа к командам/данными

Исключение ошибок в коде, а не на аппаратном уровне. В этом случается нарушается принцип фон Неймана: контролируем, к каким данным мы обращаемся, чтобы не выполнить «данные» или не считать команды в качестве данных.

3. Контроль доступа к машинным типам данных

Чтобы при выполнении не было ошибок с типами данных, тег может контролировать, какие данные берутся

Ячейки имеют последовательные адреса. Адресация бывает прямая косвенная.

Основная характеристика производительности ОЗУ – скорость доступа процессора к данным в оперативной памяти.

• время доступа (access time- taccess) - время между запросом на чтение слова из оперативной памяти и получением содержимого этого слова.

• длительность цикла памяти (cycle time - tcycle) - минимальное время между началом текущего и последующего обращения к памяти.

tcycle>taccess, иногда tcycle>>taccess. Это для того, чтобы доработала что-то внутри себя.

Расслоение памяти

ОЗУ делится на К независимых банков памяти, где К = 2^L. Банк – устройство, содержащее часть памяти. Причём соседние слова должны располагаться в разных банках. У каждого банка есть свой контроллер, и они объединены единым контроллером доступа к памяти. Когда мы хотим прочитать или записать в память какую-то последовательность, то отдельные её части поступают на контроллеры банков, и они записывают их одновременно.

Пусть нам надо прочитать последовательность длины n. Тогда без расслоения нам понадобилось бы время порядка n*t_cycle. С расслоением на K банков наша последовательность распадётся на [n/K] частей (непоследовательных), которые будут скормлены каждая своему банку. Одна будет состоять из байтов с номером p*K, другая p*K+1 и т.д. Тогда для чтения нашей последовательности потребуется время порядка [n/K] *t_access.

Центральный процессор

Процессор или центральный процессор (ЦП) компьютера обеспечивает последовательное выполнение машинных команд, составляющих программу, размещенную в оперативной памяти.

Характеристики

Список файлов лекций