1625914892-87304ba273974eff372da046ba2bc5da (Лекции 1-6)

Контрольные вопросы по курсу“Системное и прикладное программное обеспечение”ММФ НГУ, 3 курс, VI семестрЛекция №1. Введение. Поколения ЭВМ1) Понятие «Программное обеспечение».Программное обеспечение – совокупность программ системы обработки информации и программных документов, необходимых для их эксплуатации.По назначению ПО разделяется на системное, прикладное и инструментальное.2) Определение алгоритма.Алгоритм – это конечная последовательность однозначных предписаний, исполнение которыхпозволяет с помощью конечного числа шагов получить решение задачи, однозначно определяемое исходными данными.a.b.c.d.3) Основные свойства алгоритмов.Однозначность - определённость применения правил к исходным данным, что приводит коднозначности решения;Массовость - возможность изменения исходных данных в некоторых пределах (пределы –«область определения» алгоритма).Результативность - для допустимых исходных данных через конечное количество шаговпроисходит остановка и выдача результата;Дискретность - известность на каждом шаге результата шага.4) Определение системного программного обеспечения.Системное ПО — это набор программ, которые управляют компонентами вычислительной системы, такими как процессор, коммуникационные и периферийные устройства, а также которыепредназначены для обеспечения функционирования и работоспособности всей системы.5) Определение прикладного программного обеспечения.Прикладное ПО – программы, предназначенные для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанные на непосредственное взаимодействие с пользователем.6) Архитектура ЭВМ фон Неймана.a.

Вычислительная машина должна быть полностью автоматической, т.е. после начала вычислений, работа машины не должна зависеть от человека-оператора.b. Вычислительная машина должна запоминать некоторым образом не только цифровуюинформацию, необходимую для данного вычисления, но и промежуточные результатывычислений, а также и команды, управляющие работой машины.c. Как сами данные, так и команды машине необходимо свести к числовому коду, которыйдолжен храниться в оперативной памяти и автоматически распознаваться.d. В машине должен существовать орган управления, который может автоматически исполнять команды, хранящиеся в памяти.e. Вычислительная машина должна иметь арифметический орган, который может выполнятьнекоторые элементарные арифметические операции:сложения, вычитания, умножения и деления.f.

В машине должны существовать органы ввода и вывода, с помощью которых осуществляется связь междучеловеком-оператором и машиной.В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана,подразумевают физическое отделение процессорного модуляот устройств хранения программ и данных.7)1.2.3.Перечислить принципы логического устройства ЭВМ фон Неймана.Принцип программного управления.Принцип однородности памяти.Принцип адресности.8) Описать принцип программного управления (фон Нейман).Программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором друг за другом вопределенной последовательности.9) Описать принцип однородности памяти (фон Нейман).Как программы (команды), так и данные хранятся в одной и той же памяти (и кодируются в одной и той же системе счисления — чаще всего двоичной).

Над командами можно выполнять такие же действия, как и над данными.10) Описать принцип адресности (фон Нейман).Структурно основная память состоит из пронумерованных ячеек; процессору в произвольныймомент времени доступна любая ячейка.11) Основные различия между первым и вторым поколением ЭВМ.Стали использовать транзисторы, в качестве миниатюрной и более эффективной замены электровакуумным лампам.12) Основные различия между вторым и третьим поколением ЭВМ.Бурный рост использования компьютеров начался с т. н.

«3-им поколением» вычислительныхмашин. Начало этому положило изобретение интегральных схем.13) Основные различия между третьим и четвертым поколением ЭВМ.Появление микропроцессоров привело к разработке микрокомпьютеров — небольших недорогихкомпьютеров, которыми могли владеть небольшие компании или отдельные люди. Микрокомпьютеры, представители четвёртого поколения, первые из которых появился в 1970-х, стали повсеместным явлением в 1980-х и позже.Элементная база1 поколение2 поколение3 поколение4 поколение1949-19581959-19631964-19761977-…Электр. лампы,релеТранзисторыИС, БИССБИС5673*10 оп/с3*10 оп/с3*10 оп/с>3*10 оп/сОбъем ОЗУ< 64 Кб< 512 Кб< 16 Мб> 16 МбЯзыки програм-нияМашинные кодыАссемблерыПроцедурные ЯВУНепроцедруные ЯВУСредства I/OПульт упр-ния,перфокартыПерфокарты, перфолентыАлфавит-цифровыетерминалыДисплеи, клавиатура,мышьОперац. сист.НетСистемы пакетнойобработкиСистемы разделения времениКлассич.

ОС, реал. врем.,сетевые ОСХарактерное ПОКодыЯзыки прогр-ния,АСУСУБД, ЯВУБазы знаний, системыпараллельного программ.Произв-ть ЦП7Мультипрограммирование - способ организации вычислительного процесса, при котором впамяти компьютера находятся одновременно несколько программ, попеременно выполняющихсяна одном процессоре.14) Принцип функционирования систем пакетной обработки программ. (СПО)Для повышения эффективности использования компьютера задания с похожими ресурсаминачинают собирать вместе, создавая пакет заданий.Таким образом, системы пакетной обработки автоматизируют запуск одной программы из пакета за другой и, тем самым, увеличивают коэффициент загрузки процессора.15) Принцип функционирования систем разделения времени.

(СРВ)Системы разделения времени используются для «одновременного» выполнения нескольких программ в интерактивном режиме. В отличие от пакетного режима, все программы получают определённые временные промежутки времени для выполнения, затем система инициирует переключение. Выделяемые временные интервалы могут быть равными для всех задач, могут определяться их приоритетами.Лекция №2.

Операционные системы. Процессы1) Определение операционной системы.Операционная система - программа или совокупность программ, управляющая основными действиями ЭВМ, ее периферийными устройствами и обеспечивающая запуск всех остальных программ, а также взаимодействие с оператором.2)Основные функции операционной системы.Планирование заданий и использования процессора.Обеспечение программ средствами коммуникации и синхронизации.Управление памятью.Управление файловой системой.Управление вводом-выводом.Обеспечение безопасности3) Понятие системного вызова.Системные вызовы (system calls) – это интерфейс между операционной системой и пользовательской программой. Они создают, удаляют и используют различные объекты, главные из которых – процессы и файлы.

Пользовательская программа запрашивает сервис у операционной системы, осуществляя системный вызов.Основное отличие состоит в том, что при системном вызове задача переходит в привилегированный режим или режим ядра (kernel mode). Поэтому системные вызовы иногда еще называютпрограммными прерываниями, в отличие от аппаратных прерываний, которые чаще называютпросто прерываниями.4) Понятие прерывания.Прерывание (hardware interrupt) – это событие, генерируемое внешним (по отношению к процессору) устройством. Посредством аппаратных прерываний аппаратура либо информирует центральный процессор о том, что произошло какое-либо событие, требующее немедленной реакции(например, пользователь нажал клавишу), либо сообщает о завершении асинхронной операцииввода-вывода (например, закончено чтение данных с диска в основную память).Важный тип аппаратных прерываний – прерывания таймера, которые генерируются периодически через фиксированный промежуток времени.

Прерывания таймера используются операционной системой при планировании процессов.Аппаратное прерывание – это асинхронное событие, то есть оно возникает вне зависимости оттого, какой код исполняется процессором в данный момент. Обработка аппаратного прерыванияне должна учитывать, какой процесс является текущим.5) Понятие исключительной ситуации.Исключительная ситуация (exception) – событие, возникающее в результате попытки выполнения программой команды, которая по каким-то причинам не может быть выполнена доконца.Примерами таких команд могут быть попытки доступа к ресурсу при отсутствии достаточных привилегий или обращения к отсутствующей странице памяти.

Исключительные ситуации,как и системные вызовы, являются синхронными событиями, возникающими в контексте текущей задачи. Исключительные ситуации можно разделить на исправимые и неисправимые.После устранения причины исправимой исключительной ситуации программа может выполняться дальше. Возникновение в процессе работы операционной системы исправимых исключительных ситуаций считается нормальным явлением.Неисправимые исключительные ситуации чаще всего возникают в результате ошибок в программах (например, деление на ноль).

Обычно в таких случаях операционная система реагируетзавершением программы, вызвавшей исключительную ситуацию.6) Понятие процесса.Процесс (от лат. processus — продвижение), — последовательная смена состояний объекта вовремени.Процесс — абстрактное понятие, относящееся к программе. Часто процессом называют программу и все её элементы: адресное пространство, глобальные переменные , регистры, стек,счетчик команд, состояние, открытые файлы, дочерние процессы и т. д.Стандарт ISO 9000:2000 Definitions определяет процесс как совокупность взаимосвязанных ивзаимодействующих действий, преобразующих входы в выходы.7) Диаграмма состояний процесса.8) Понятие блока управления процессом (Process Control Block).Для любого процесса, находящегося в вычислительной системе, вся информация, необходимаядля совершения операций над ним, хранится в PCB (блоком управления процессом) и доступнаоперационной системе.Блок управления процессом является моделью процесса для операционной системы.