Кабардино-Балкарский государственный университет
Опубликован: 09.11.2006 | Доступ: свободный | Студентов: 19223 / 6027 | Оценка: 4.16 / 3.97 | Длительность: 10:45:00
ISBN: 978-5-94774-678-5
Специальности: Программист
Лекция 11:

Программное и техническое обеспечение

< Лекция 10 || Лекция 11: 12 || Лекция 12 >
Аннотация: Рассматриваются основные понятия о вычислительной системе – совокупности программного и технического обеспечения, их структура.

Любой компьютер состоит из технического обеспечения (hardware) и функционирует, решает задачи с помощью программного обеспечения (software).

Структура программного обеспечения достаточно сложна и неоднозначна (в том смысле, что все программы не могут быть отнесены к тому или иному классу этой структуры однозначно, односложно). Эта структура несколько условная и производит классификацию программного обеспечения нестрого и только по назначению программ, хотя есть и другие критерии эффективности программного обеспечения (дружественность пользователю, тип использования и т.д.).

Приведем эту структуру.

  1. Базовое программное обеспечение (ПО).

    1. Системное ПО - программы обеспечения взаимодействия пользователя и компьютера.

      1. Операционные системы ( ОС ) - программы ОС ( отладчики, загрузчики и т.д.).
      2. Программы обеспечения связи с устройствами (драйверы), тестирования их.
    2. Инструментальное ПО (программы для массовой разработки других программ).

      1. Трансляторы с языков программирования.
      2. Интерфейсные системы – программы обеспечения дружественного интерфейса.
      3. Проблемно-ориентированные инструментальные системы (САПР, АСУ, АРМ и др.).
  2. Прикладное ПО - программы обеспечения решения прикладных задач пользователя.

    1. Автономные программы (программы, не связываемые с другими из прикладного ПО).
    2. Библиотеки программ (программы, организованные по принципу библиотек книг).
    3. Пакеты прикладных программ, ППП (проблемно-ориентированные прикладные системы).
    4. Интегрированные пакеты прикладных программ - системы, состоящие из связываемых ППП.
  3. Специальное (уникальное) ПО - программы, используемые для решения уникальных проблем).

Структура технического обеспечения приведена ниже и также является условной и классифицирует техническое обеспечение только по назначению.

Приведем эту структуру (некоторые блоки могут интегрироваться в другие, например, видеопамять – в блок микропроцессора).

  1. Базовое техническое обеспечение (ТО).

    1. Микропроцессор.
    2. Постоянная ("вшитая") память – ПЗУ.
    3. Оперативная ("адресуемая пользователем") память – ОЗУ.
    4. Регистровая память (аппаратная кэш-память).
    5. Видеопамять (часто интегрируется в блоке микропроцессора).
    6. Блок питания (энергетический блок).
  2. Периферийное ТО (программы обеспечения решения прикладных задач пользователя).

    1. Устройства ввода (клавиатура, мышь, трекбол, сканер, дигитайзер, джойстик и др.).
    2. Устройства вывода (дисплей, принтер, плоттер и др.).
    3. Устройства (накопители) внешней памяти (дискета, СD, оптический накопитель и др.).
    4. Устройства согласования других устройств и сетевые [u3](модем и др.).
  3. Специализированное ТО (устройства, используемые для решения уникальных проблем).

Охарактеризуем программное обеспечение (ПО) компьютера (компьютерной системы, сети).

Наиболее сложный и важный элемент ПО – это ОС.

ОС – совокупность программ, которые обеспечивают нормальную работу всех основных устройств компьютера, всех программ и данных, используемых на компьютере при решении задач.

ОС состоит из двух основных частей – управляющие программы и обрабатывающие программы и включает в себя следующие основные программы:

  1. диспетчер – управляющая программа для координации работы различных устройств ЭВМ, планирования использования и распределения машинного времени, аппаратуры между программами, пересылка программ из ВЗУ в ОЗУ и наоборот, распределение данных в памяти, ввод программ в выделенные участки ОЗУ, управление выполнением задачи, принятие решений в аварийных ситуациях, обнаружение и классификация ошибок и др.;
  2. супервизор – управляющая программа для контроля координации используемых ресурсов и последовательности действий процессора;
  3. отладчик – обрабатывающая программа для отладки программы;
  4. редактор связей – программа для формирования непосредственно выполняемой в памяти программы на машинном языке.

Основными функциями ОС являются:

  1. выполнение очередного по приоритету задания и отслеживание очередности;
  2. управление распределением данных в памяти и извлечением их из памяти;
  3. управление устройствами, их актуализация по мере необходимости (по требованиям программ);
  4. восстановление работоспособности при сбоях;
  5. управление работой арифметико-логического командного устройства процессора.

Данные, привлекаемые при решении задач, ОС с помощью специальных программ отображает на реальные физические структуры, носители данных. [u4]Для этих целей используется так называемая файловая система обмена данными между программами пользователя и ОС.

Файл – именованный структурированный набор однотипных последовательностей данных, обычно хранимый на внешнем носителе и копируемый для работы с ним по мере надобности в ОЗУ. Файловая система должна обеспечивать выполнение основных операций над файлами: создание, модификация (в том числе расширение и сжатие), уничтожение, чтение (запись), перемещение файла. Файловая система ведет справочник файлов, где регистрируются файлы активные, используемые в данном задании в данный момент.

ОС бывают различного типа:

  • однозадачные, используемые для решения в каждый момент времени только одной задачи;
  • многозадачные мультипрограммной обработки, загружающие в ОЗУ последовательность (пакет) независимых задач, а затем решающие эти задачи по очереди, выделяя каждой из них ресурсы компьютера (память, процессор, внешнее устройство) на некоторый промежуток времени, например, на 0,1 с (за такой небольшой промежуток времени компьютер с быстродействием 1 млн операций в секунду и очередностью в 10 программ, в каждой программе произведет около 100000 операций);
  • реального времени, которые обрабатывают порции данных по мере их поступления от источника информации, например от летящей ракеты и др.

Пример. ОС Linux – многопользовательская сетевая ОС с оконным графическим интерфейсом для персональных компьютеров и рабочих станций. Это открытая система ( Open Code System ) – исходные тексты распространяются с лицензией на свободное копирование, модификацию и установку для неограниченного числа пользователей. Разработана система Линусом Торвалдсом (Linus Torvalds) из университета Хельсинки и модифицируется всеми пользователями и др. Основные возможности ОС Linux:

  • возможность бесплатного и легального получения и использования исходных кодов ОС ;
  • высокое быстродействие, надежность, устойчивость, защищенность от вирусов;
  • эффективная поддержка многопользовательского режима, многозадачности, интерактивности;
  • интегрируемость компьютера с ОС Linux в различные сети и Интернет;
  • возможность выполнения загрузочных файлов ОС Unix, DOS и Windows ;
  • богатый набор инструментальных средств для разработки прикладных программ;
  • богатая, полная и открытая документация и исходные тексты всех компонент;
  • использование компьютера на полную мощность, "превращение" его в аналог сервера;
  • защита памяти процесса, экономная загрузка и динамически изменяемая память;
  • поддержка национальных алфавитов и соглашений, расширяемость и др.

Программное базовое обеспечение системы Linux:

  • системы программирования ( C++, Pascal, Perl, ADA, Modula, Prolog, Java, Python и другие);
  • динамические библиотеки программ;
  • сетевое обеспечение на базе протоколов TCP/IP ;
  • поддержка электронной мультимедийной почты;
  • поддержка основных типов СУБД;
  • графическая сетевая оконная система;
  • издательская система TEX , текстовый процессор LyX , основанный на TEX ;
  • многие другие сотни программ и пакетов.

Пример. Программы обеспечения связей процессора с устройствами бывают различного типа и назначения – драйверы дисплея, клавиатуры, мыши, принтера и т.д. Еще больше различных программ для тестирования (диагностики неисправностей) устройств компьютера – программы тестирования памяти, принтера, дисплея и т.д.

< Лекция 10 || Лекция 11: 12 || Лекция 12 >
Юлия Корнилова
Юлия Корнилова
Евгений Кондрахин
Евгений Кондрахин