Основные виды программного обеспечения. Системное ПО.

 

Программное обеспечение АИТ – совокупность программ для решения пользовательских задач в профессиональной сфере. Включает в себя два основных класса: системное (базовое) и прикладное.

Системное ПО – это комплекс программ, являющихся общими для всех, кто совместно использует технические средства компьютера, и применяемые как для автоматизации разработки (создания) новых программ, так и для организации выполнения программ существующих. С этой точки зрения системное ПО принято делить на 5 групп:

- Операционные системы.

- Системы управления файлами.

- Интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователя с ОС и программные среды.

- Системы программирования.

- Утилиты.

Под ОС понимают комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а также предназначен для эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений. Ни один из компонентов ПО, за исключением самой ОС, не имеет непосредственного доступа к аппаратуре ПК. Любые команды пользователя, прежде чем попасть в прикладную программу, сначала проходят через ОС.

Системы управления файлами (СУФ) предназначены для организации более удобного доступа к данным, организованным как файлы. Любая СУФ не существует сама по себе – она разработана для работы в конкретной ОС и с конкретной файловой системой.

Интерфейсные оболочки могут использоваться для удобства взаимодействия с ОС. Их основное назначение – расширить возможности по управлению ОС и изменить встроенные в систему возможности. В известных ОС имеется возможности замены интерфейсной оболочки, однако сама операционная среда остается неизменной. К этому классу системного ПО относят также и эмуляторы, позволяющие смоделировать в одной ОС какую – либо другую машину или ОС. (Например, система WMware позволяет в ОС Linux запустить любую другую ОС).

Системы программирования представлены транслятором с соответствующего языка, библиотеками подпрограмм, компоновщиками и отладчиками. Не бывает самостоятельных, оторванных от ОС, систем программирования. Любая система программирования может работать только с соответствующей ОС, под которую она и создана, однако при этом она может позволять разрабатывать программное обеспечение под другие ОС.

Под утилитами понимают специальные системные программы, с помощью которых можно обслуживать саму ОС и другие части вычислительной системы.

Операционная система (ОС) — это комплекс специальных программных средств, загружаемых в оперативную память с жесткого диска, предназначенных для управления загруз­кой компьютера, запуском и выполнением других пользователь­ских программ, а также для планирования и управления вычи­слительными ресурсами персонального компьютера.

Функции ОС:

1. обеспе­чение управления процессом обработки информации и взаимо­действие между аппаратными средствами и пользователем.

2. автоматизация про­цессов ввода-вывода информации, управления выполнением при­кладных задач, решаемых пользователем. ОС загружает нужную программу в память ПК и следит за ходом ее выполнения; анали­зирует ситуации, препятствующие нормальным вычислениям, и дает указания о том, что необходимо сделать, если возникли труд­ности.

Классификация ОС:

По назначению различают ОС общего назначения и специального назначения (для переносимых микрокомпьютеров, организации и ведения баз данных и т.д.).

По режиму обработки задач делятся на однопрограммные и мультипрограммные ОС. Под мультипрограммированием понимается способ организации вычислений, когда на однопроцессорной вычислительной системе создается видимость одновременного выполнения нескольких программ.

По взаимодействию с пользователем ОС делятся на однопользовательские (однотерминальные) и многопользовательские (мультитерминальные). В мультитерминальных ОС с одной вычислительной системой одновременно могут работать несколько пользователей, каждый со своего терминала. При этом используется мультипрограммный режим работы.

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса: однозадачные (например, MS-DOS, MSX) и многозадачные (OC EC, OS/2, UNIX, Windows).

Многозадачные ОС подразделяются на три типа в соответствии с использованными при их разработке критериями эффективности:

системы пакетной обработки (например, OC EC),

системы разделения времени (UNIX, VMS),

системы реального времени (QNX, RT/11).

Системы пакетной обработки предназначались для решения задач в основном вычислительного характера, не требующих быстрого получения результатов. Главной целью и критерием эффективности систем пакетной обработки является максимальная пропускная способность, то есть решение максимального числа задач в единицу времени. Для достижения этой цели в системах пакетной обработки используются следующая схема функционирования: в начале работы формируется пакет заданий, каждое задание содержит требование к системным ресурсам; из этого пакета заданий формируется мультипрограммная смесь, то есть множество одновременно выполняемых задач. Для одновременного выполнения выбираются задачи, предъявляющие отличающиеся требования к ресурсам, так, чтобы обеспечивалась сбалансированная загрузка всех устройств вычислительной машины; так, например, в мультипрограммной смеси желательно одновременное присутствие вычислительных задач и задач с интенсивным вводом-выводом. Таким образом, выбор нового задания из пакета заданий зависит от внутренней ситуации, складывающейся в системе, то есть выбирается " выгодное" задание. Следовательно, в таких ОС невозможно гарантировать выполнение того или иного задания в течение определенного периода времени. В системах пакетной обработки переключение процессора с выполнения одной задачи на выполнение другой происходит только в случае, если активная задача сама отказывается от процессора, например, из-за необходимости выполнить операцию ввода-вывода. Поэтому одна задача может надолго занять процессор, что делает невозможным выполнение интерактивных задач. Таким образом, взаимодействие пользователя с вычислительной машиной, на которой установлена система пакетной обработки, сводится к тому, что он приносит задание, отдает его диспетчеру-оператору, а в конце дня после выполнения всего пакета заданий получает результат. Очевидно, что такой порядок снижает эффективность работы пользователя.

Системы разделения времени призваны исправить основной недостаток систем пакетной обработки - изоляцию пользователя-программиста от процесса выполнения его задач. Каждому пользователю системы разделения времени предоставляется терминал, с которого он может вести диалог со своей программой. Так как в системах разделения времени каждой задаче выделяется только квант процессорного времени, ни одна задача не занимает процессор надолго, и время ответа оказывается приемлемым. Если квант выбран достаточно небольшим, то у всех пользователей, одновременно работающих на одной и той же машине, складывается впечатление, что каждый из них единолично использует машину. Ясно, что системы разделения времени обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, так как на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая " выгодна" системе, и, кроме того, имеются накладные расходы вычислительной мощности на более частое переключение процессора с задачи на задачу. Критерием эффективности систем разделения времени является не максимальная пропускная способность, а удобство и эффективность работы пользователя.

Системы реального времени применяются для управления различными техническими объектами, такими, например, как станок, спутник, научная экспериментальная установка или технологическими процессами, такими, как гальваническая линия, доменный процесс и т.п. Во всех этих случаях существует предельно допустимое время, в течение которого должна быть выполнена та или иная программа, управляющая объектом, в противном случае может произойти авария: спутник выйдет из зоны видимости, экспериментальные данные, поступающие с датчиков, будут потеряны, толщина гальванического покрытия не будет соответствовать норме. Таким образом, критерием эффективности для систем реального времени является их способность выдерживать заранее заданные интервалы времени между запуском программы и получением результата (управляющего воздействия). Это время называется временем реакции системы, а соответствующее свойство системы - реактивностью. Для этих систем мультипрограммная смесь представляет собой фиксированный набор заранее разработанных программ, а выбор программы на выполнение осуществляется исходя из текущего состояния объекта или в соответствии с расписанием плановых работ.

Некоторые операционные системы могут совмещать в себе свойства систем разных типов, например, часть задач может выполняться в режиме пакетной обработки, а часть - в режиме реального времени или в режиме разделения времени. В таких случаях режим пакетной обработки часто называют фоновым режимом.

По основному архитектурному принципу ОС делятся на микроядерные и монолитные. В монолитных ОС (например, Windows) пользователю не доступны исходные коды системы, отсутствуют программы сборки ядра. Для микроядерных ОС характерно наличие возможности изменения ядра, включение в него программных модулей и драйверов.

⇐ Предыдущая123Следующая ⇒

Поделиться: