Системные обрабатывающие программы

Системные обрабатывающие программы – это программы, предназначенные для упрощения работы программистов при составлении, отладке и выполнении программ.

Они включают в себя:

а) текстовые редакторы;

б) ассемблеры;

в) компиляторы;

г) трансляторы;

д) интерпретаторы;

е) компоновщики;

ж) загрузчики

з) отладчики.

Текстовый редактор – программа, используемая для создания текстов входных программ.

Ассемблер – программа, используемая для перевода входной программы на языке ассемблера в выходную программу на языке машинных кодов (объектный модуль, файл). Сгенерированная программа не может быть непосредственно выполнена.

Компилятор – программа, предназначенная для перевода входной программы на исходном языке (например, С) в выходную программу на языке машинных кодов (объектный модуль, файл) или на языке ассемблера. Сгенерированная программа не может быть непосредственно выполнена.

Транслятор – программа, предназначенная для перевода входной программы на исходном языке (например, Паскаль) в выходную программу на результирующем языке (например, С, ассемблер или машинный код). Компилятор является частным случаем транслятора.

Интерпретатор – программа, предназначенная для выполнения входной программы на исходном языке (например, С). Перед выполнением входной программы, подобно компилятору, интерпретатор осуществляет ее перевод в промежуточный код, но в отличие от компилятора этот код недоступен для пользователя и после выполнения программы он уничтожается.

Компоновщик (редактор связей) – программа, объединяющая несколько скомпилированных объектных модулей (файлов) в один исполняемый файл выходной программы и устанавливающая связи между ними.

Загрузчик – программа, которая помещает выходную программу в оперативную память и приводит ее в состояние готовности к исполнению на заключительном этапе процесса компиляции и ассемблирования.

Отладчик – программа, выполняющая исполняемый файл в заданном режиме с целью поиска ошибок.

 

Пакеты прикладных программ

Пакеты прикладных программ – комплексы программ, предназначенные для решения широкого класса задач (технических, экономических и др.) и расширения функций операционных систем.

 

Программы технического обслуживания

Программы технического обслуживания (вспомогательные программы) – программы, которые осуществляют проверку работоспособности КС в целом и ее устройств и диагностируют места неисправностей.

 

Аппаратное обеспечение компьютерной системы

В аппаратное обеспечение однопроцессорной КС, имеющей фоннеймановскую структуру, входят (рис.1.1):

а) процессор;

б) внутренняя память;

в) устройства ввода и вывода, внешняя память.

 

Процессор

Процессор – основной рабочий элемент КС. Выполняет операции над данными, хранящимися в памяти; подает команды на ввод-вывод информации с устройств ввода-вывода и др.

В состав процессора входят:

а) устройство управления;

б) арифметико-логическое устройство;

в) регистры.

Устройство управления управляет вычислительным процессом, посылая устройствам (например, АЛУ) сигналы, предписывающие определенные действия.

Арифметико-логическое устройство производит арифметические и логические операции над поступившими данными.

Регистры осуществляют временное хранение данных и состояний процессора.

 

Внутренняя память

Внутренняя память предназначена для хранения данных, непосредственно не используемых в вычислительном процессе.

Состоит из следующих основных частей:

а) оперативная память;

б) кэш-память;

в) буферная память;

г) постоянная память.

Оперативная память (оперативное запоминающее устройство) – предназначена для хранения данных, непосредственно участвующих в вычислительном процессе. По сравнению с внешней памятью, отличается небольшой емкостью и большим быстродействием. Реализуется в виде микросхем.

Кэш-память (сверхоперативная память) – используется в качестве буфера между более медленной оперативной памятью и более быстрым процессором для согласования их по скорости. Реализуется в виде микросхем.

Буферная память (буферное запоминающее устройство) – предназначена для промежуточного хранения информации при обмене ею между устройствами КС, работающими с разными скоростями, для согласования их по скорости. Может реализовываться как часть устройства.

Постоянная память (постоянное запоминающее устройство) – ее содержимое устанавливают на заводе-изготовителе и в дальнейшем оно не меняется. Реализуется в виде микросхем. В постоянную память записываются программы, которые имеет смысл раз и навсегда встроить в нее. По назначению эти программы делятся на: программы запуска машины; базовую систему ввода-вывода, интерпретатор языка Бейсик; программы для работы с внешними (периферийными) устройствами.

В настоящее время вместо постоянного запоминающего устройства используется программируемое постоянное запоминающее устройство, содержимое которого может меняться. Его разновидностью является стираемое постоянное запоминающее устройство, которое допускает многократное перепрограммирование.

 

Устройства ввода и вывода, внешняя память

Устройства ввода обеспечивают считывание данных и программ и перенос их в память (например, клавиатура, мышь, устройство для чтения компакт-дисков и др.).

Устройства вывода представляет результаты обработки информации в форме, удобной для человеческого восприятия (например, принтер, монитор), а также обеспечивает запоминание результатов в памяти.

Внешняя память (внешнее запоминающее устройство) предназначена для хранения больших массивов данных, непосредственно не используемых в вычислительном процессе. При необходимости использования информации, хранящейся во внешней памяти, она предварительно перемещается в оперативную. Реализуется чаще всего на магнитных дисках.

 

 

Основные функции и архитектурные особенности ОС

Рассмотрим основные функции ОС и такие архитектурные особенности ОС как монолитное ядро, слоеные системы, виртуальные машины, микроядерная архитектура.

 

1.4.1 Основные функции ОС:

К основным функциям ОС относятся следующие:

1) Планирование заданий и использования процессора.

2) Обеспечение программ средствами коммуникации и синхронизации.

3) Управление памятью.

4) Управление файловой системой.

5) Управление вводом-выводом.

6) Обеспечение безопасности

Каждая из приведенных функций обычно реализована в виде подсистемы, являющейся структурным компонентом ОС.

 

Монолитное ядро

По сути дела, ОС это обычная программа, поэтому было бы логичным и организовать его так же, как устроено большинство программ, то есть составить из процедур и функций. В этом случае компоненты ОС являются не самостоятельными модулями, а составными частями одной большой программы. Такая структура ОС называется монолитным ядром (monolithic kernel). Монолитное ядро представляет собой набор процедур, каждая из которых может вызвать каждую. Все процедуры работают в привилегированном режиме. Таким образом, монолитное ядро это такая схема ОС, при которой все ее компоненты являются составными частями одной программы, используют общие структуры данных и взаимодействуют друг с другом путем непосредственного вызова процедур. Для монолитной ОС ядро совпадает со всей ОС.

Во многих ОС с монолитным ядром сборка ядра, то есть его компиляция, осуществляется отдельно для каждого компьютера, на который устанавливается ОС. При этом можно выбрать список оборудования и программных протоколов, поддержка которых будет включена в ядро. Так как ядро является единой программой, перекомпиляция это единственный способ добавить в него новые компоненты или исключить неиспользуемые. Следует отметить, что присутствие в ядре лишних компонентов крайне нежелательно, так как ядро всегда полностью располагается в оперативной памяти. Кроме того, исключение ненужных компонент повышает надежность ОС в целом.

Монолитное ядро старейший способ организации ОС. Примером систем с монолитным ядром является большинство Unix-систем.

Даже в монолитных ОС можно выделить некоторую структуру. Как в бетонной глыбе можно различить вкрапления щебенки, так и в монолитном ядре выделяются вкрапления сервисных процедур, соответствующих системным вызовам. Сервисные процедуры выполняются в привилегированном режиме, тогда как пользовательские программы в непривилегированном режиме. Для перехода с одного уровня привилегий на другой иногда может использоваться главная сервисная программа, определяющая, какой именно системный вызов был сделан, корректность входных данных для этого вызова, и передающая управление соответствующей сервисной процедуре с переходом в привилегированный режим работы. Иногда выделяют также набор программных утилит, которые помогают выполнению сервисных процедур.

Например, Windows 2000 содержит элементы монолитных ОС.

 

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: