Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Программное управление компьютером
Компьютер является инструментом для выполнения тех или иных действий, программируемых человеком. Поэтому набор команд, которые должен выполнять компьютер, описываются программой, составленной на одном из языков программирования в двоичной (наиболее предпочтительной) или другой системе счисления. Программы, составленные подобным образом, переводятся на машинный язык компиляторами — программами, предназначенными для выполнения операций преобразования программ на язык ПК, которые, в свою очередь, являются основой систем программирования. Готовые к выполнению программы хранятся в файлах на магнитных носителях. Перед выполнением необходимая программа загружается (копируется) в операционную систему, где она должна быть согласована с устройствами Следовательно, компьютер без программы не представляет интереса. Поэтому для его работы необходим целый набор программ — программное обеспечение, осуществляющие выполнение требуемых задач. Программное обеспечение (ПО) компьютера делят на три класса: системное, инструментальное и прикладное. Системными называют программы, предназначенные для разработки, отладки и поддержки выполнения других программ. К системным программам относятся операционные системы, сервисные системы и системы технического обслуживания. Операционные системы являются основным программным ядром и осуществляют управление, подключение и функционирование технических устройств и программного обеспечения. Сервисные системы расширяют возможности операционных систем, выполняют ряд дополнительных услуг и образуют оболочки, утилиты и программы, изменяющие внешний вид и функционирование операционной системы. Системы технического обслуживания предназначены для проверки, отладки и тестирования устройств компьютера и поиска неисправностей. Они используются в работе специалистов, контролирующих техническую работу компьютера. Инструментальными называют программы, которые используются для создания программного обеспечения. К ним относятся системы программирования, работающие на установленном языке программирования; системы управления базами данных и программы управления искусственным интеллектом.
Прикладными называют программные средства, предназначенные для выполнения конкретных однотипных задач. Операционная система Операционная система организует эффективный интерфейс пользователя с ПК и обеспечивает подключение всех компьютерных систем и выполнение всех используемых программ. То есть операционная система — основная управляющая программа компьютера, которая постоянно находится в памяти компьютера и занимается всеми невидимыми для пользователя, но необходимыми процессами: распределением памяти для программ, размещением файлов на диске, обслуживанием сигналов, поступающих от периферийного оборудования и работающих программ. Операционная система (ОС) обычно хранится во внешней памяти компьютера на диске либо может находиться на жестком диске и считываться оттуда. Однако копию операционной системы все равно необходимо иметь на дискете. Процесс считывания ОС называется загрузкой. В функции операционной системы входят: - осуществление диалога с пользователем; - ввод, вывод и управление данными; - планирование и организация процесса обработки программ; - распределение ресурсов (оперативной и сверхбыстрой памяти, процессора, внешних устройств); - запуск программ на выполнение; - всевозможные вспомогательные операции обслуживания; - передача информации между различными внутренними устройствами; - программная поддержка работы периферийных устройств. Основная необходимость ОС состоит в том, что она скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. Важной характеристикой ОС является количество выполняемых на ПЭВМ вычислительных задач. Большинство простых ОС обеспечивает такую работу машины, при которой в каждый момент времени решается только одна задача. Примером такой задачи может являться процесс редактирования текста. При решении такой задачи оперативная память машины и процессор не могут быть заняты другой работой. Примером такой ОС может служить система М8 Б08 фирмы ЛПсгозоЙ. Другие ОС ориентированы на одновременное обслуживание нескольких задач. При этом имеется в виду возможность запуска нескольких программ с соответствующим распределением оперативной памяти компьютера между ними, переключением центрального процессора с обслуживания одной задачи на другую, организации обмена сообщениями между ними и т.п. Примером такой ОС может служить М8 ^УШО0" УУ8 95-98, МТ той же фирмы МкгозоЙ. В зависимости от используемого оборудования и решаемых задач применяются различные ОС. Наиболее распространенными ОС в среде персональных компьютеров являются М8-Б08; М8 ^ШБОЧЛГВ 95-98, МТ фирмы М1СГ080Й; 08/2 фирмы 1ВМ; 1Ш1Х; Ьишх. Таким образом, в зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которые могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса ОС: 1) однопользовательские однозадачные — поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей; 2) однопользовательские однозадачные с фоновой печатью, которые позволяют, помимо основной задачи, запускать одну дополнительную, ориентированную для вывода информации на печать. Это ускоряет работу при выдаче больших объемов информации на печать; 3) однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач; 4) многопользовательские многозадачные — позволяют на одном компьютере запускать несколько задач не-
сколькими пользователями. Эти ОС очень сложны и требуют значительных машинных ресурсов. Для того, чтобы быть полноценной, ОС должна как минимум содержать следующие основные компоненты. + Файловую систему. + Драйверы внешних устройств. + Процессор командного языка. Одной из первостепенных задач операционной системы следует считать управление дисковым накопителем и доступом к нему. Не случайно ранние ОС для ПК содержали в своем названии аббревиатуру Б08 (В1зк Орегайп^ Зувйет — дисковая операционная система). Для этого используется файловая система. К файловой системе имеет доступ любая прикладная программа, для чего во всех языках программирования имеются специальные процедуры. Для ПЭВМ файловая система в определенной степени является сердцевиной всего системного программного обеспечения. Поддержка широкого набора внешних устройств — одна из важнейших функций ОС. В современных ОС между прикладными программами и аппаратурой имеется промежуточный уровень, своего рода буфер, называемый АР1 (аррИсайоп рго|*гатггип§ т^еггасе — интерфейс прикладного программирования). АР1-интерфейс предоставляет программисту возможность вызова определенных процедур общего назначения, обращающихся к конкретным аппаратным ресурсам. По мере появления нового оборудования обновляется и АР1, однако этого бывает недостаточно. Корректную работу с «железом» обеспечивают драйверы. Каждому типу внешнего устройства соответствует свой драйвер. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (ВЮ8), которая часто заносится в ПЗУ системного блока ПЭВМ. Во всякой ОС имеется командный язык, который позволяет выполнять те или иные действия — обращение к каталогу, запуск прикладных программ и т.п. Анализ и исполнение команд пользователя осуществляется командным процессором ОС. Кроме ввода отдельных команд, которые немедленно выполняются, имеется возможность составления целых программ на командном языке, с помощью которых можно задать довольно сложную последовательность действий, не прибегая к обычному языку программирования. Для общения с ОС часто используется оболочка — это то, что пользователь видит на экране монитора при работе с системой. По существу это некая прикладная программа, которая загружается поверх ОС и реализует командный язык, служащий для доступа пользователя к системным функциям. Оболочка — это всего лишь некая утилита для ввода информации, которая обеспечивает удобный доступ к операционной системе, но при этом не входит в состав ОС. Таким образом, операционная система М8 Б08 состоит из модулей, каждый из которых выполняет определенную часть функций, возложенных на ОС. Так, базовая система ввода/вывода находится не на дисках, как все остальные модули, а в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ). Структурная схема операционной системы Базовая система ввода/вывода (ВЮЗ) выполняет наиболее простые и универсальные услуги операционной системы, связанные с осуществлением процесса ввода/ вывода. В функции ВЮЗ входит также автоматическое тестирование основных аппаратных компонентов (оперативной памяти и др.) при включении машины и вызов блока начальной загрузки.
3. Информатика Блок начальной загрузки (или просто загрузчик) — это очень короткая программа, единственная функция которой заключается в считывании с диска в оперативную память двух других частей Б08 — модуля расширения базовой системы ввода/вывода и модуля обработки прерываний. Модуль расширения базовой системы, ввода/вывода дает возможность использования дополнительных драйверов, обслуживающих новые внешние устройства, а также драйверов для нестандартного обслуживания внешних устройств. Модуль обработки прерываний реализует основные высокоуровневые услуги Б08, поэтому его называют основным. Командный процессор Б08 обрабатывает команды, вводимые пользователем. Утилиты БОЗ — это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Они выполняют действия обслуживающего характера, например, разметку дискет, проверку дисков и т.д. Кроме перечисленных систем, принципиально необходимыми для функционирования ОС являются файлы 10.8У8, СОММАЫО.СОМ и другие. Их нетрудно найти в корневом каталоге диска операционной системы. Файл Ю.8У8 содержит программные модули, образующие надстройку над базовой системой ввода-вывода. В файле М8 В-08.8У8 или ШЫВО" \М3.8УВ находится ядро ОС — набор программных модулей, обеспечивающих функционирование других программ, предоставляя им набор определенных услуг. Другими словами, содержимое этого файла формирует инфраструктуру, среду для выполнения программ. Файл СОММАМБ.СОМ хранит интерпретатор команд, или командный процессор, который отвечает за взаимодействие пользователя с системой, воспринимая и организуя выполнение поддерживаемых ею команд. Кроме перечисленных файлов, в корневом каталоге системного диска обычно находится скрытый файл ОВЬ8РАСЕ.ВШ, содержащий драйвер, обеспечивающий работу со сжатыми дисками. Он необходим лишь тогда, когда сжатые диски сформированы и используются в работе. Этот файл уникален и его нужно оберегать особенно тщательно в силу того, что он создается на жестком диске и не имеет копии. В корневом каталоге системного диска также практически всегда можно встретить еще два файла: файл конфигурации системы СОМЕЮ.8У8 и файл автозапуска АИТОЕХЕС.ВАТ. Оба файла являются текстовыми. Файл СОМЕЮ.8У8 содержит директивы по настройке ОС с эффективного использования ПК'и наиболее полного удовлетворения потребностей пользователя. Файл А1ЛЮЕХЕС.ВАТ является командным. Он содержит последовательность команд, которые требуются для выполнения каждый раз при загрузке компьютера. Это освобождает пользователя от каждодневного ввода их с клавиатуры. Все другие файлы ОС, как правило, содержатся в каталоге с именем В-ОВ, \\^ШБО^У8 или вроде того. Среди них в первую очередь необходимо выделить файлы с утилитами, драйверами и инструментальными средствами. Кроме вышеперечисленных файлов, в состав операционной системы ОС входит также системный загрузчик, размещаемый в стартовом (самом первом) секторе диска при его форматировании. Он обеспечивает загрузку ОС. Пользователю системный загрузчик недоступен. Загрузка операционной системы начинается после включения системного блока и автоматического тестирования, которое является первым этапом в работе ОС. Его производят программы из ВЮ8, которые записаны в энергонезависимую (постоянную или полупостоянную) память. Тестированию подлежат все устройства ПК, на которые к этому моменту подано электропитание. В результате на экране монитора можно наблюдать изменяющуюся информацию об объеме оперативной памяти и т. д. После успешного автоматического тестирования оборудование ВЮ8 инициирует процесс загрузки системы. Загрузка возможна только с того диска, на котором имеются необходимые файлы ОС, при условии, что они размещены должным образом. Диск, с которого возможна загрузка ОС, называется системным.
Если весь процесс загрузки правильно организован, тогда чтобы привести ПК в рабочее состояние, требуется включить питание и дождаться окончания загрузки. Любая ОС содержит достаточно развитую справочную подсистему, предоставляющую в распоряжение пользователя необходимые сведения по командам и драйверам. В состав этой подсистемы входят два компонента: 1) утилита Fast Help, обеспечивающая выдачу крат 2) интерактивный справочник ОС Help, служащий для Файлы и файловая структура Файл — это поименованная область данных на внешнем или ином носителе информации, то есть определенная часть сведений, обозначенная набором символов — именем. Структура имени файла состоит из двух частей: самого имени и расширения, разделяющихся точкой. Имя Расширение Структура имени файла Как правило, имя файла выбирают таким, чтобы оно по смыслу отражало содержимое самого файла. Имя может состоять из любого набора букв, цифр или символов, кроме знаков препинания и арифметических символов, при этом их количество не ограничивается. Расширение определяет назначение этого файла, увеличивая эффективность и скорость работы пользователя. Оно состоит не более чем из трех букв, цифр или симво- лов, кроме знаков препинания и знаков арифметических операций. Расширение можно указывать, а можно и не использовать. Однако применение в имени расширения очень удобно в работе с файловой системой ПК. Наиболее распространенными расширениями являются: .СОМ — командный файл, не требует настройки при загрузке, но он ограничен размером 64 Кбайт; .ЕХЕ — запускающий файл, требующий некоторой настройки при загрузке в оперативную память, однако программа, находящаяся в файле, не ограничена размерами; .ВАТ — текстовый командный файл, содержащий команды, выполняемые DOS; .SYS — системный файл, организует подключение периферийных устройств к оперативной памяти и их обслуживание; .BIN, .DRV — файл с драйвером; .ТХТ — текстовый файл; .DOC — файл с текстовым документом; .ВАК — копия ранее созданного файла; .$$$ — временный файл, автоматически созданный какой-либо программой самостоятельно. Кроме имени, файл обладает рядом характеристик: - атрибуты файла; — дата создания файла; — время создания и редактирования файла; - длина (объем) файла. Атрибуты файла указывают на характер его использования и возможность доступа к нему: + Read-Only — файл, использующийся только для чтения; чаще всего он не может быть уничтожен или отредактирован, но допустимо создание копии и операций над ней; + Archive — архивный, создается при изменении файла и хранится в архиве файловой системы; + Hidden — скрытый файл; + System — системный. Если файлу не присвоен ни один из перечисленных атрибутов, то он называется обычным. Дата создания и время создания фиксируются в момент создания и изменения файла по показаниям системных часов ПК. Длина (объем) файла определяется в байтах и изменяется в случае его редактирования. Эта характеристика облегчает процесс эффективного размещения информации на магнитных носителях. Любая дисковая операционная система работает с файлами текстового и двоичного форматов объединенными в определенной структуре. Текстовым называется файл, информация которого записана на естественном языке, понятном для пользователя, и состоит из последовательности строк определенной длины. Из текстового файла данные поступают на экран монитора и печатаются принтером без преобразования. Двоичными называют все файлы, не являющиеся текстовыми и представляющие собой последовательность байтов. Операционная система позволяет организовывать файлы в каталог, то есть специальный файл большей длины, в котором регистрируются другие файлы или другие, меньшие по размеру, каталоги. Имя каталога представляет собой набор символов без расширения и ему присваивается атрибут Directory. Файлы и программы размещаются в каталогах разного уровня и образуют разветвленную файловую структуру — файловую систему. Основным всегда является корневой каталог А, В, С, D, Е и т.д. Остальные (уровневые) каталоги размещаются по иерархической структуре. Файловая структура представляет собой файловое «дерево» с множеством ответвлений, объединенных по общему признаку. Древовидная файловая система характерна для DOS и является достаточно эффективной за счет: - четкого и структурированного обзора целого перечня файлов и каталогов; - индивидуального доступа к отдельно взятому информационному блоку; - невозможности организации одноименных файлов и каталогов; - возможности одновременной работы с несколькими файлами внутри каталога; - конечности набора файлов, отобранных по шаблону; - ускоренного доступа к файлу за счет древовидной файловой структуры. Следовательно, основными действиями, осуществляемыми над файлами и каталогами, являются их поиск и редактирование. Путь, по которому происходит поиск файла или каталога, называется маршрутом. Таким образом, маршрут — это последовательный алгоритм, описывающий имена каталогов, записанных через \. -' Маршрут указывается тогда, когда необходимо очень Полный маршрут указывается, начиная с к-. '^ого каталога, и заканчивается конкретным файлом. Так^е цепочки получаются достаточно длинными, поэтому ОС предусматривает поиск по неполному заданному маршруту. С: \ Lexicon \ lex.exe Неполный маршрут задается, начиная с текущего каталога, и также заканчивается конкретно необходимым файлом. Lexicon \ lex.exe Таким образом, неполный маршрут отличается от полного лишь отсутствием имени корневого каталога. Прикладное программное обеспечение Прикладное программное обеспечение является неотъемлемой частью операционной системы и включает в себя узкоспециализированные программы: бухгалтерские; обучающие; игровые; издательские системы; электронные таблицы; системы автоматизированного проектирования и др. Таким образом, прикладное программное обеспечение — это совокупность программ, выполняемых вычислительной системой. К прикладному программному обеспечению (ПО) также относятся и все виды деятельности по созданию и отладке ПО: - технологии проектирования программ; - методы тестирования программ; - методы доказательства правильности программ; - анализ качества работы программ; - документирование программ; - разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое. Прикладное ПО — неотъемлемая часть ЭВМ. Оно является логическим продолжением технических средств ЭВМ, увеличивающим возможности и сферу использования. ЭВМ не обладает знаниями ни в одной из научных областей. Все эти сведения сосредоточены в выполняемых компьютерных программах. Прикладное ПО включает в себя сотни тысяч программ, от игровых до научных. Все прикладное программное обеспечение можно условно разделить на три категории: - прикладные — непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователю работ; - системные — выполняющие различные вспомогательные функции: управление ресурсами ЭВМ; создание копий используемой информации; проверку работоспособности устройств ЭВМ; выдачу справочной информации о компьютере. - инструментальные — облегчающие процесс создания новых программ для ЭВМ.
Общая структура прикладного программного обеспечения Современное прикладное ПО можно разбить на группы: - операционные системы; - системы программирования (трансляторы, библиотеки программ, отладчики и т.д.) - инструментальные программы; - интегрированные пакеты программ; - динамические электронные таблицы; - системы машинной графики; - системы управления базами данных (СУБД); - прикладное программное обеспечение. Однако полное представление о прикладном программном обеспечении дает его структура. Таблица структуры программного обеспечения
Окончание, табл.
Все прикладные программы осуществляют выполнение конкретно поставленных задач: — создание, редактирование и печать текста; — разработку, подготовку и копирование графических чертежей, рисунков и изображений; — составление экспертных анализов и оценку работы различных программ и устройств; — заполнение, систематизацию и сортировку данных в информационных банках; — осуществление поиска сведений; — выполнение обучающих, развивающих и игровых функций; ' — моделирование систем, ситуаций и испытаний; — автоматизирование технического проектирования и т.д. Состав структуры ПО Операционная система (ОС) — это комплекс взаимосвязанных программ, предназначенных для того, чтобы обеспечить пользователям и программам (прикладным и системным) удобный способ общения (интерфейс) с устройством клавиатуры. Программы управления файлами и планирования заданий — это готовые к выполнению программы (файлы): утилиты, системы программирования, инструментальные системы, интегрированные пакеты программ, системы машинной графики, системы управления базами данных (БД), прикладные пакеты и программы. Утилиты — программы вспомогательного назначения, они расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы (ОС). Драйверы — программы, расширяющие возможности ОС по управлению устройствами ввода/вывода информации, оперативной памятью и т.д. С помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых периферийных устройств или нестандартного оборудования. Упаковщики — программы, позволяющие записывать информацию на дискетах в более плотном виде, то есть создавать копии файлов меньшего размера, а также объединять несколько файлов в один (архивный).
Антивирусные программы — программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения. Коммуникационные программы — программы, предназначенные для организации обмена информацией между компьютерами. Программы тестирования, контроля и диагностики используются для проверки правильности функционирования устройств ЭВМ и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации, указывают причину и место неисправности. Программы управления памятью обеспечивают более гибкое использование ОП ЭВМ. Программы печати осуществляют вывод информации на принтер. Системы программирования предназначены для разработки новых программ на конкретном языке программирования и включают в себя компиляторы, интерпретаторы, диалоговую среду, редакторы текстов, библиотеки стандартных подпрограмм, отладчики, справочные службы и т.д. Компилятор (составитель, собиратель) читает всю программу целиком, дает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который потом и выполняется ЭВМ. Интерпретатор (толкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. Диалоговая среда — средство взаимодействия пользователя и ЭВМ. Редактор текста — программа, выполняющая набор, корректировку и печать текстов. Библиотеки стандартных подпрограмм — это совокупность программ, составленных на одном из языков программирования и предназначенных для выполнения узкого класса задач. Отладчики — программные средства, выполняющие отладку и проверку готовых программ. Справочная служба — набор программ, хранящих справочную и пояснительную информацию. Инструментальные программы используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных и системных программ; это редакторы, компоновщики, отладчики, графические пакеты, макроассемблеры, загрузчики и т.д. Компоновщики — программы экономичного размещения программ. Графические пакеты — программы, позволяющие создавать и редактировать графические изображения, картинки и рисунки. Макроассемблеры — программы, записывающие программы на одном из известных языков программирования (Ассемблере). Загрузчики (блок начальной загрузки) — короткие программы, единственная функция которых заключается в считывании с диска в ОП модуля расширения базовой системы ввода/вывода и модуля обработки прерываний. Системы машинной графики — программы, позволяющие выводить на экран компьютера линии, кривые, раскраску областей экрана, надписи и тому подобное. Популярное:
|
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-04; Просмотров: 4173; Нарушение авторского права страницы