4. Программное обеспечение ЭВМ
Основной функцией компьютера является обработка
информации.
Для того, чтобы числовая, текстовая и графическая
информация могла обрабатываться на компьютере,
они должны быть представлены в формате данных.
В течении нескольких десятилетий создавались
программы, необходимые для обработки различных
данных.
Совокупность необходимых программ составляет
программное обеспечение компьютера.
Каждая программа предназначена для выполнения
определенных функций.
Существует множество различных классификаций
программных продуктов.
По Назначению все программные продукты можно
разделить на несколько групп.
1
4.1 Классификация программных продуктов
По назначению
О сновная
кл а сси ф и ка ц ия
О перационные
систем ы
С истем ы
п р о гр а м м и р о в а н и я
П р и кл а д ны е
системы
Гибридны е системы
Классификация программных продуктов(2)
К л а сси ф и ка ц и я инстр ум е нта л ьны х
с р е д с т в с о з д а н и я п р о гр а м м н ы х п р о д у кт о в
Я з ы ки п р о гр а м м и р о в а н и я
н и з ко го у р о в ня
Я з ы ки п р о гр а м м и р о в а н и я
в ы с о ко го у р о в н я
С истем ы автом атизирую щ ие
п р о е кт и р о в а н и е
О б о л о ч ки пр и кл а д ны х
систем
Классификация программных продуктов(3)
К л а сси ф и кац и я по ви ду
о б р а б а ты в а е м о й и нф ор м а ц ии
С истем ы
о б р а б о тки
те ксто в ой
инф орм ации
С истем ы
о б р а б о тки
гр а ф и ч е с ко й
инф орм ации
С истем ы
о б р а б о тки
аудиоинф орм ации
Системы редактирования
Общие функции для всех типов
редакторов:
- функции для работы с файлами;
- просмотр и редактирование ;
функции
для
работы
фрагментами.
с
Системы управления базами
данных
(Access, Oracle и др.)
Отличительные функции:
- Создание и редактирование структуры файла БД;
- Сортировка (индексирование) записей;
- Просмотр базы данных (по полям, по условию и
др.);
- Формирования файлов отчета;
- Поиск данных по нескольким ключам;
- Сбор статистических данных и др.
Примеры других систем:
•
•
•
•
•
•
•
Интеллектуальные системы
Гипертекстовые системы
Системы распознавания
Табличные процессоры
Лингвистические системы
Системы бухгалтерского учета
Игровые программы и системы и др.
4.2 Системное программное обеспечение
К системному программному обеспечению относятся
программные
продукты,
обеспечивающие
функционирование вычислительных систем (как
отдельных компьютеров, так и сетей).
Обычно,
к
такому
обеспечению
относятся
операционные системы, оболочки и служебные
программы (утилиты).
4.2.1 Операционные системы
На IBM-совместимых компьютерах используются
операционные системы фирмы Microsoft Windows, а
также свободно распространяемая система Linux. На
персональных
компьютерах
фирмы
Apple
используются различные версии операционной
системы Mac OS.
8
Операционные системы (2)
Современные операционные системы имеют сложную
структуру,
каждый
элемент
которой
выполняет
определенные функции по управлению компьютером.
Операционная
система
обеспечивает
совместное
функционирование
всех
устройств
компьютерам
предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.
Составные части операционной системы:
- Базовая система ввода/ вывода(BIOS).
- Загрузчик операционной системы.
- Командный процессор.
- Драйверы.
- Файловая система.
- Графический интерфейс.
9
- Утилиты.
Операционные системы (3)
Базовая система ввода-вывода.
При включении компьютера в процессоре автоматически
устанавливается адрес первой команды в программе,
записанной в той части оперативной памяти, информация
в которой не меняется никогда, даже при выключении
компьютера.
Такая память называется ПЗУ- постоянное запоминающее
устройство, адреса этой памяти являются частью адресов
оперативной памяти.
Программа, записанная в ПЗУ, предназначена для начальной
инициализации компьютера и загрузки других программ с
внешних устройств ввода-вывода. Она записывается с
помощью специальных технических средств на заводеизготовителе и называется BIOS.
BIOS содержит тесты функционирования памяти и устройств
10
при включении питания.
Операционные системы (4)
Загрузчик операционной системы.
Загрузчик операционной системы это очень короткая
программа в первом секторе каждого системного жесткого
диска или дискеты.
После проведения тестирования системы, специальная
программа BIOS ищет на системном диске программузагрузчик операционной системы и загружает ее в
оперативную память.
Загруженная программа ищет файлы операционной системы
на системном диске и загружает их в оперативную память в
качестве программных модулей.
После окончания загрузки операционной системы управление
передается командному процессору.
Если же системные файлы не обнаружены, то выдается
сообщение об отсутствии системного диска и загрузка
11
прекращается.
Операционные системы (5)
Командный процессор.
Командный
процессор,
иногда
называемый
интерпретатором команд, - это специальная программа,
которая запрашивает у пользователя команды и
выполняет их.
Некоторые, так называемые, встроенные команды
командный процессор выполняет сам, а для выполнения
остальных осуществляет поиск этих команд в
специальных файлах на диске. (Так, например, в
системе MSDOS это файл COMMAND.COM).
Командный процессор загружает команды в память,
передает им управление и организует выполнение этих
команд.
Общение командного процессора с пользователем зависит
от интерфейса, принятого в системе.
12
Операционные системы (6)
Драйверы.
В состав операционной системы входят специальные
программы
–
драйверы
–которые
обеспечивают
управление работой устройств
и согласование
информационного обмена с другими устройствами.
Драйверы также позволяют производить настройку некоторых
параметров устройств. Каждому устройству соответствует
свой драйвер.
Кроме того, драйверы обеспечивают работу новых,
нестандартных
устройств,
а
также
нестандартное
использование старых устройств.
Драйверы загружаются в оперативную память при загрузке
компьютера из специального файла. Например в системе
MSDOS это файл Config.sys.
Пользователь может вручную установить или переустановить
13
драйвер.
Операционные системы (7)
Пользовательский интерфейс.
Интерфейс — совокупность средств, методов и правил
взаимодействия между пользователем и системой.
Принципиально различаются два вида пользовательского
интерфейса – консольный и графический.
Консольный интерфейс предусматривает такой способ
взаимодействия пользователя с компьютером, при котором
пользователь вводит информацию как бы с печатной
машинки. (Например в системе MSDOS)
Графический интерфейс более богат на способы
взаимодействия. Он включает в себя не только ввод
команд и данных, но и выбор варианта из возможных,
предложенных
программой,
графический
ввод
информации, наглядное отображение результатов своего
воздействия на работу программы. (система WINDOWS)14
Операционные системы (8)
Файловая система (организация хранения информации на
дисках).
Под организацией данных понимают совокупность правил,
определяющих особенности размещения данных на
внешних устройствах, методы доступа к ним и средства
защиты данных от несанкционированного доступа
Файловая система представляет совокупность средств,
обеспечивающих работу с данными в виде файлов.
Файлом называется любая последовательность данных
определенной длины имеющая имя.
Файл может хранить текст, программу, числовые данные,
графические изображения и т.д.
Длина файлов измеряется в байтах, где один байт
эквивалентен емкости памяти, в которой можно хранить 1
символ.
15
Операционные системы (9)
В зависимости от методов организации хранения файлов,
методов доступа к ним и физических характеристик
внешних устройств существует множество файловых
систем.
Каждая файловая система имеет свои характеристики и
ограничения.
Имя файла.
Имя файла состоит из 2 частей, разделенных точкой:
собственно имя файла и расширение.
Имя файла дается пользователем и может быть любым, но в
различных системах к именам предъявляются различные
требования.
Расширение определяет тип хранящейся в файле
информации и обычно стандартизован в рамках системы.
Часто
расширение
формируется
автоматически 16той
программой, которая его использует.
Операционные системы (10)
Например:
COM, EXE – исполняемые файлы (программы);
PAS, BAS, CPP – исходные тексты программ на
алгоритмических языках ПАСКАЛЬ, БЭЙСИК и С++;
BMP, JPG, PIC – графические файлы (рисунки,
фотографии);
WAV,MP3,WMA – музыкальные файлы.
Для имен же различные операционные системы определяют
свои форматы.
Так в операционной системе MSDOS собственно имя должно
содержать не более 8 символов и состоять из букв
латинского алфавита, цифр и некоторых специальных
символов, а расширение должно состоять не более, чем их
трех латинских букв. Например: progpam.txt.
17
Для удобства работы в MSDOS есть приемы, позволяющие
Операционные системы (11)
Например:
* – означает любую последовательность символов ;
? – один любой символ;
так:
*.WAV – обозначает все файлы с таким расширением.
A*.EXE – все exe файлы, начинающиеся на букву А.
??B.PAS – все файлы типа pas содержащие три символа в
имени, последний из которых B.
PRG1.* - файлы любого расширения, но имеющие имя
PRG1.
*.* - все файлы каталога.
Эти групповые имена позволяют облегчить работу с файлами
Например:
copy c:MY *.pas c:MY2
del B: *.bak
18
Операционные системы (12)
В операционной системе WINDOWS имя файла может иметь
длину 255 символов. При составлении имен можно
использовать русский алфавит.
На каждом носителе может храниться большое количество
информации. Порядок хранения файлов на диске
определяется используемой файловой системой.
Каждый диск разбивается на 2 области: область хранения
файлов и каталог.
Каталог содержит имя файла и указатель на начало его
размещения на диске.
Для дисков с небольшим количеством файлов используется
одноуровневая файловая система.
Если на диске хранятся сотни и тысячи файлов, тодля
удобства
и
ускорения
их
поиска
используется
многоуровневая иерархическая файловая система, которая
19
имеет древовидную структуру.
Операционные системы. (13)
Многоуровневая иерархическая файловая
система
(Корневой
каталог)
Dir1
Dir2
File6
File4
Dir3
File5
File9
Пример:
D:Dir1Dir2File9.pas
File1
File7
File2
File3
Операционные системы (14)
Операции над файлами.
В процессе работы на компьютере наиболее часто над
файлами производятся следующие операции:
- Копирование
- Перемещение
- Удаление
- Переименование
В каждой системе для реализации этих операций
используются различные команды.
Графический интерфейс WINDOWS позволяет проводить
операции над файлами с помощью мыши.
Существуют также специальные приложения для работы с
файлами, так называемые файловые менеджеры :
NORTON COMMANDER, Total Commander, Far, Проводник.
21
Операционные системы (15)
Все операционные системы по их применению можно
разделить на
системы
разделения
времени,
системы
пакетной
обработки и системы реального времени.
Кроме того, они могут быть универсальными и
специализированными.
Системы
разделения
времени
предназначены
для
выполнения программ под управлением пользователя. К
ним относятся все перечисленные выше системы.
Системы пакетной обработки ориентированы, прежде
всего, на выполнение программ с большим количеством
вычислений. Такие системы предназначены для работы на
высокопроизводительных компьютерах. К таким системам
можно отнести Solaris, VMS, серверные решения UNIX и
Microsoft.
Системы реального времени предназначены для
использования в системах управления физическими
объектами. К таким системам относятся RTOS, NUCLEUS,
22
QNX, OS-9 и другие.
Операционные системы (16)
Особым классом операционных систем являются
встраиваемые операционные системы.
Они используются в таких устройствах как мобильные
телефоны, коммуникаторы, планшетные устройства.
К ним относятся Palm OS, Windows Mobile, Symbain OS,
Android, Maemo и другие.
4.2.2.Оболочки
системное программное обеспечение, предназначенное
для организации более удобного интерфейса пользователя
с файловой системой NSDOS. Современные оболочки,
такие как FAR, используют для обеспечения пользователю
привычной среды работы с файловой системой.
4.2.3 Утилиты.
К утилитам принято относить программы и системы,
непосредственно не входящие в состав ОС, но
обеспечивающие выполнение определенных системных
функций ( архиваторы, антивирусы и т.д.)
23
