Структура програмного забезпечення ПК.

План

1. Структура програмного забезпечення ПК.

2. Основні відомості про операційні системи.

3. Призначення та основні функції ОС.

4. Програма запуску операцiйної системи.

5. Файлова система.

6. Об’єкти файлової системи.

7. Повне ім’я файлу (специфікація).

Література:

1. Гаєвський О.Ю. Інформатика: 7-11 кл. навч.посібник – К.: Видавництво А.С.К. 2004 – С. 51-53, 60-65.

2. Дибкова Л.М. Інформатика та комп’ютерна техніка: Посібник для студентів вищих навчальних закладів. –К.: «Академвидав», 2002.- С. 17-23.

3. Зарецька І.Т. Інформатика: Підручник для 10-11кл. загальноосвітніх навч. закладів/ Т.І.Зарецька, А.М. Гурій, О.Ю.Соколов. У 2-х част.-К.:Форум, 2004.-С.5-25.

4. Інформатика та обчислювальна техніка: Короткий тлумачний словник / В.П.Гондюл, А.Г.Дерев’яненко, В.В.Матвєєв, Ю.З.Прохур; За ред. проф. В.П.Гондюла. – К.: Либідь, 2000. – 320 с. – Укр.. і рос. мовами.

5. Основи інформатики та обчислювальної техніки: Проб. 0-75 навч. пос. для 10-11 кл. серед. шк. В.А.Каймін, О.Г.Щеголев, О.А.Єрохіна, Д.П.Федюшин. – К.: Освіта, 1992. – 288 с.

6. Ярмуш О.В., Редько М.М. Інформатика і комп’ютерна техніка: Навч. посібник. – К.: Вища освіта, 2006. – 359 с.: іл

Хід заняття

1. Актуалізація опорних знань. Мотивація навчальної дія­льності.

На минулих заняттях, розглядаючи інформаційну систему, ми більшу увагу приділяли апаратній складовій. Сьогодні спробуємо вияснити, що входить до складу програмної складової інформаційної системи.

Отже, яке програмне забезпечення потрібно встановити на ПК для по­вноцінної та комфортної роботи? (нагадати галузі застосування)

Прийом "Мозковий штурм"Усі версії, ключові слова записуються на дошці, аналізуються та фор­муються поняття.

Як ми з вами вияснили, робота ПК практично неможлива без опера­ційної системи. Отже, що ж називають операційною системою?

2. Вивчення нового матеріалу.

Поясння викладача з елементами демонстрації.

Структура програмного забезпечення ПК.

Другою складовою інформаційної системи, тобто сучасного комп’ютера, є програмне забезпечення (ПЗ). ПЗ – це сукупність усіх програм, які використовують при роботі з комп’ютером.

Структуру ПЗ можна виразити такою схемою:

Із схеми видно, що ПЗ поділяється на:

- системне програмне забезпечення (СПЗ) і

- прикладне програмне забезпечення (ППЗ).

1). СПЗ – це програми, які забезпечують функціонування самої обчислювальної системи, реалізують сервісні функції ПК по відношенню до користувача та створюють зручне середовище для розробки інших програм. СПЗ поділяють на:

а) операційні системи (ОС), які забезпечують функціонування самого комп’ютера;

б) системи програмування, що використовуються для автоматизації всіх етапів розробки програм;

в) сервісні програми, що реалізують сервісні функції по відношенню до користувача. Це програми-оболонки, дискові утиліти, антивірусні програми, програми діагностики і обслуговування апаратного забезпечення ПК.

2). ППЗ – це програми, що призначені для виконання конкретних завдань користувача. ППЗ має таку структуру:

а)ППЗ загального призначення, до якого належать:

- текстові редактори, що служать для автоматизації підготовки текстових документів. Серед популярних Лексикон (у середовищі MS-DOS) та Microsoft Word (працює у середовищі Windows);

- графічні редактори, що призначені для підготовки графічних зображень. Відомі з них: Paint Brush (для ОС MS-DOS) та Corel Draw (для ОС Windows);

- електронні таблиці. Це програми для опрацювання таких видів даних як числа, тексти та формули, що мають вигляд таблиць. Популярними електронними таблицями є Super Cals (для ОС MS-DOS) та Microsoft Excel (для ОС Windows);

- системи керування базами даних. Вони призначені для створення баз даних та роботи з ними;

- системи підтримки комунікацій. Служать для підключення до комп’ютера різних пристроїв, а також для організації комп’ютерного зв’язку, що функціонує у вигляді локальних та глобальних мереж;

- інтегровані пакети (І П). Це пакети з програмами загального користування. Головна перевага ІП у тому, що вони створюють однакові правила роботи для користувача, тобто мають однаковий інтерфейс при роботі з різними прикладними програмами пакету. Добре відомим інтегрованим пакетом для ОС Windows є Microsoft Office.

б) ППЗ спеціального призначення, до якого відносять програми, що використовуються у вузьких сферах практичної діяльності. Це пакети математичних програм, систем психологічного тестування, автоматизовані навчаючі системи, системи автоматичного проектування (САПР), системи автоматичного управління процесами (АСУ) тощо.

2. ОСНОВНІ ВІДОМОСТІ ПРО ОПЕРАЦІЙНІ СИСТЕМИ.

Операційна система (ОС) є однією із складових системного програмного забезпечення (крім систем програмування та сервісних програм). Операційна система — це комплекс програм, що призначений для керування роботою машини і організації взаємодії користувача з персональним комп'ютером (ПК).

На сьогодні нараховуються десятки типів операційних систем для ПК. Найбільш розповсюдженими із них є

- ОС MC-DOS фірми Microcoft;

- ОС Windows (95/ 98/2000/ХР тощо) цієї ж фірми.

Операційні системи класифікують як:

- однозадачні (типу MS-DOS), що допускають тільки послідовне виконання завдань, коли у кожний момент часу виконується лише одне з них. При цьому ефективність використання комп’ютера є невеликою.

- багатозадачними (типу Windows чи Unix), коли можливе паралельне виконання завдань і розподіл ресурсів комп’ютера між завданнями.

Комп'ютер є набором електронних пристроїв, які узгоджені між собою i вміють виконувати елементарні операції. Наприклад, накопичувач на гнучких дисках (дискетах) "розуміє" тільки операції типу включити - вимкнути двигун дисковода, включити - вимкнути двигун зчитувальної головки, зчитати біт інформації, записати біт інформації та iн.

Необхідність операційної системи полягає у тому, що елементарні операції з пристроями комп'ютера є операціями "низького" рівня, тому ті дії, які необхідні користувачу та прикладним програмам, складаються з сотень та тисяч елементарних операцій певної послідовності. Розглянемо коротко частину питань, на які знаходить відповідь операційна система за допомогою елементарних операцій, які необхідні при копіюванні інформації з дискети на жорсткий диск комп'ютера.

- Звідки копіюється інформація?
- Чи є носій у пристрої, звідки копіюється інформація?
- Який формат має вихідна дискета?
- Чи існує диск, на який відбувається копіювання?
- Чи існує каталог, куди відбуватиметься копіювання?
- Чи є вже дані, що будуть копіюватись у каталозі, куди відбуватиметься копіювання?
- Чи є вільне місце на диску, куди відбуватиметься копіювання?
- Який розмір тимчасового буфера пам'яті?
...

I це тільки початок підготовчої частини до копіювання. А є ще i фізична сторона проблеми.

- Чи включені двигуни дисководів?
- Чи підведена зчитувальна головка до потрібної доріжки?
- Скiльки секторiв потрiбно прочитати?
- Чи готовий накопичувач виконати команду?

I так далi.

А у операцiйнiй системi ця вся операцiя здiйснюється одним командним рядком COPY ... Отже, операцiйна система звiльняє користувача вiд великої кiлькостi рутинних команд низького рiвня.

Другою функцiєю операцiйної системи є виконання рiзноманiтних допомiжних дiй, а також ОС здiйснює завантаження до оперативної пам'ятi всiх програм, передає їм управлiння на початку їх роботи, виконує всi запити програми пiд час роботи її i вивантажує програму з оперативної пам'ятi по закiнченню.

3. Призначення та основні функції ОС.

Таким чином, операційна система призначена для керування роботою комп’ютера і підтримання взаємодії користувача з апаратною частиною та прикладними програмами. Вона дозволяє людині не вникати в тонкощі роботи прикладних програм, апаратної частини і зовнішніх пристроїв комп’ютера.

Усі завдання, які виконує ОС, можна віднести до однієї з трьох функцій:

- керування ресурсами комп’ютера, до яких належать всі компоненти апаратного забезпечення, а також оперативна пам’ять;

- керування обчислювальними процесами, які задані програмами;

- організація взаємодії користувача з апаратурою, тобто налаштування інтерфейсу користувача.

Інтерфейс користувача може бути:

а) командним, якщо команди вносяться з клавіатури у командний рядок (наприклад, у MC-DOS);

б) графічним, якщо команди подаються мишею з допомогою графічних зображень (наприклад, в ОС Windows).

Програми операційної системи розміщені у вигляді файлів на диску, який називається системним. Найважливіші із програм (так зване ядро операційної системи) автоматично заносяться (інший термін: завантажуються) в оперативну пам’ять комп’ютера під час його вмикання. Лише після цього користувач отримує доступ до інформації, яка є у файлах на дисках. Отже, найважливіші програми на комп’ютері — це програми операційної системи.

Число рiзних аспектiв управлiння обчислювальною машиною є дуже великим, i дати раду створенню операцiйної системи, що може врахувати всi необхiднi вимоги, можна лише застосовуючи модульний принцип. Розробка такої складної системи спрощується, коли робота операцiйної системи роздiляється на чiтко зазначенi компоненти. Цi частини потiм об'єднуються у строго визначену iєрархiю, де кожен рiвень працює з вiдповiдними деталями, користуючись послугами нижчих рiвнiв iєрархiї i чiтко виконуючи запити бiльш високих рiвнiв.

BIOS

Першим, самим нижнiм рiвнем, є базова система вводу-виводу BIOS (Base Input-Output System), що знаходиться у постiйнiй пам'ятi комп'ютера i є вмонтованою до нього. Призначенням BIOS є виконання найбiльш простих i унiверсальних послуг операцiйної системи, що пов'язанi зi здiйсненням вводу-виводу. Базова система вводу-виводу мiстить також тест функцiонування комп'ютера, що перевiряє працездатнiсть материнської плати, вiдеоадаптеру, оперативної пам'ятi та iнших компонентiв комп'ютера при включеннi живлення (POST - Power On Self Testing). Крiм того BIOS мiстить у собi програму початкового запуску операцiйної системи. Слiд вiдмiтити, що BIOS може використовуватись як частина будь-якої операцiйної системи для ЕОМ даного типу.

4. Програма запуску операцiйної системи.

Iдея, що покладена в основу роботи програми запуску операцiйної системи, використовується майже в кожнiй ЕОМ. Проблема є у тому, що робота комп'ютера може початись тiльки тодi, коли програма завантажена у його пам'ять, але саме завантаження вже вимагає роботи машини. Тому вiдбувається наче "розкрутка" комп'ютера: спочатку засобами BIOS зчитується сектор диску, де мiститься програма запуску системи, яка вже завантажує головну частину операцiйної системи. Тобто, у вiдповiдностi до англiйського термiну "bootstrap", система пiднiмає сама себе за шнурки черевикiв. Програма запуску знаходиться завжди у першому секторi нульової дорiжки носiя (дискети або вiнчестера). BIOS спочатку зчитує цей сектор з диску, записує програму запуску операцiйної системи у стандартне мiсце оперативної пам'ятi i потiм передає управлiння комп'ютером зчитанiй програмi.

Якщо завантаження операцiйної системи вiдбувається з жорсткого диску, то на ньому програма запуску операцiйної системи складається з двох частин. Це пов'язано з тим, що, на вiдмiну вiд дискети, вiнчестер можна розбити на кiлька логiчних дискiв (роздiлiв, томiв). Тому перша частина програми запуску знаходиться у першому секторi жорсткого диску i вибирає, з якого логiчного диску треба продовжити завантаження операцiйної системи. Друга частина програми знаходиться у першому секторi вибраного логiчного диску. Комп'ютер зчитує її в оперативну пам'ять, їй передається управлiння i вона продовжує процес завантаження операцiйної системи.

Файлова система

На носіях (дисках, дискетах) інформація зберігається у вигляді компактних блоків – файлів. Файл — це окрема доза інформації, що записана на носій, має власне ім’я і сприймається як єдине ціле.

Файли призначені для зберігання на диску інформації, яка може бути програмою або організованою сукупністю даних. Тому відрізняють програмні файли та файли, що містять дані: текст, закодований звук, картинку чи відображення.

Файли, що записані на зовнішній носій, можуть об’єднувати у каталоги.

Каталог – це окремий файл, у якому реєструються інші файли, а також каталоги, вкладені в даний каталог (їх називають підкаталогами).

Файли і каталоги зберігаються на дисках зовнішніх запам’ятовуючих пристроїв – дисководів, що використовують жорсткі диски (вінчестери), дискети, лазерні компакт-диски.

Файли, каталоги і диски є об’єктами файлової системи комп’ютера.

Файлова система – це частина ОС, яка забезпечує роботу з файлами та каталогами, а також самі файли і каталоги, що зберігаються на зовнішніх запам’ятовуючих пристроях ПК..

Файлова система служить для збереження у зовнішній пам’яті різноманітної інформації і організації швидкого доступу до неї.

Для керування зовнішніми пристроями використовують спеціальні програми, які називають драйверами. Кожен тип зовнішнього пристрою обслуговується індивідуальним драйвером. Драйвери стандартних зовнішніх пристроїв іноді зберігаються у ПЗП. Драйвери інших зовнішніх пристроїв зберігаються на системному диску.

6. Об’єкти файлової системи

Об’єктами файлової системи є диски, файли та каталоги. Користувач виконує над ними визначені дії за допомогою операційної системи.

Файли. Кожен файл має свій ідентифікатор — ім’я, що складається з двох частин: назви та типу файлу (розширення), що розмежовані крапкою. Формат імені файлу можна записати так:

<назва >. < розширення >.

Назву (надалі – ім’я) файлу задає автор. При цьому бажано, щоб в імені відображався зміст цього файлу. В ОС MS-DOS ім’я може містити від одного до восьми символів (символи – це цифри, латинські літери, символи верхнього ряду клавіатури, крім пропуску і символів +, ?, [, ], *, / ).

Друга частина імені – розширення – описує тип файлу. Розширення, містить до трьох символів. Воно показує, чи це файл з програмою, чи файл з даними. Наприклад, бейсік-програми мають розширення .bas,паскаль-програми — .pas,текстові файли даних — .txt, звукові файли — .wav, відеофайли — .aviтощо.

В операційній системі MS-DOS нема різниці у використанні великих і малих літер при записуванні імен файлів.

Крім вже приведених, є ще такі типові (стандартні) розширення (типи) файлів: .exe, .com, .bat, .sys, .doc, .xls, .bmp, .hlp.. Зокрема:

.exe, .com —мають файли програм, які готові до виконання;

.bat — файли, які складаються з команд MS-DOS;

.sys — файли службових програм операційної системи;

.doc — текстові документи Word;

.xls— табличні документи Excel;

.bmp — графічні документи Paint;

.hlp— файли довідкової системи.

Приклади ідентифікаторів (імен) файлів: basic.com, autoexec.bat, command.com, tetris.exe, anew.bas.

В ОС Windows використовуються так звані “довгі” імена файлів, де загальна довжина імені не повинна перевищувати 255 символів, але рекомендується не використовувати імена з більш як 60-70 символів. Запис імен довільний. Можна використовувати будь-які символи, в тому числі кириличні літери та пробіли, але крім керуючих символів (з кодами до 31).

Якщо файл з довгим іменем потрапляє на комп’ютер, що працює в системі MS-DOS, то розпізнавання його проходить за першими восьми символами імені цього файлу.

Диски. Логічні диски. Інформацію користувач зберігає на дисках. Диски поділяють на гнучкі (дискети), тверді (вінчестер), оптичні (компакт-диски). Щоб розрізняти дисководи, їм присвоюють стандартні імена, що є латинськими літерами з послідовності: А,В,С,D... .

Накопичувачам на гнучких магнітних дисках присвоюються імена А:та В:. Накопичувачу А: відведена ведуча роль, тобто він вважається як би першим накопичувачем. Накопичувач В: вважається допоміжним.

У комп’ютері є зазвичай один твердий диск великої місткості — вінчестер. Йому присвоюється ім’я С:. Як правило, вінчестер розбивається на декілька областей, які називаються логічними дисками. Їм надаються імена D:, E:, F: і т.д. Звичайний твердий диск — це пристрій фізичний. Його можна встановити або зняти. А логічний твердий диск — це просто одна з областей фізичного диска.

Іменем приводу для компакт-дисків буде наступна літера за тією, що стала іменем останнього логічного диску.

Каталоги файлів. Файлів на диску може бути багато. Для їх впорядкування призначені каталоги. У системі Windows каталогу відповідає поняття "папка". Каталог файлів (інша назва — директорія) — це спеціальне місце на диску, в якому зберігаються імена і допоміжні відомості про кожний файл:

§ дата і час останнього поновлення (запису) файлу;

§ атрибут файлу, який вказує його тип (архівний, системний, для читання, скритий);

§ розмір файлу у байтах;

§ посилання на область диска, де записаний сам файл.

Якщо ім’я якого-небудь файлу зареєстровано у каталозі, то кажуть, що цей файл знаходиться у даному каталозі. Каталог створює користувач і дає йому назву. Бажано, щоб назва каталогу відображала його зміст.

Каталогів може бути багато, тому їх формують за ієрархічним принципом, коли система каталогів на диску утворює структуру, яку називають деревовидною. Каталог найвищого рівня називають кореневим. Він має назву диска, наприклад С:або А:, і містить файли користувача або підкаталоги (вкладені каталоги) ― каталоги першого рівня. Ці вкладені каталоги містять інформацію про довільну кількість файлів або вкладених каталогів ще нижчого рівня. В іменах каталогів, які для зручності записують великими буквами, зазвичай розширення не пишуть. Каталог, з яким у даний момент працює користувач, називається поточним (активним). Для файла, що зареєстрований у даному каталозі, цей каталог є батьківським.

Щоб звернутися до файлу, який знаходиться в активному каталозі, достатньо вказати його ім’я.

7. Повне ім’я файлу (специфікація).До файлу, розташованого в будь-якому місці деревовидної структури, можна звернутися, вказавши його повне ім’я (специфікацію). Повне ім’я файлу (або специфікація) записується у форматі:

[дисковід:][шлях\] ім’я файлу [.розширення]

(Квадратні дужки вказують на те, що дана частина специфікації може бути відсутня).

Повне ім’я файлу складається з трьох елементів:

1).Ім’я логічного диску, після якого ставиться двокрапка.

2).Шлях до каталогу, у якому зареєстрований файл. Шлях може бути записаний двома способами:

а). Від кореневого каталогу. Тоді шлях до файлу – це послідовність імен каталогів, розділених знаком “ \” (бекслеш –від англ. back slash― "бек слеш"). Першим елементом шляху є бекслеш, що відповідає переходові від кореневого каталогу до каталогу першого рівня.

б). Від поточного каталогу. Тоді першим елементом шляху є ім’я каталогу (без знаку бекслеш перед ним), що є підкаталогом поточного.

– Якщо шлях не вказаний, то файл у поточному каталозі.

– Якщо треба вийти з поточного каталогу в його надкаталог, то шлях треба починати з двох крапок (..).

ВИСНОВОК: Записуючи шлях до файлу, треба дотримуватися таких правил:

– ім’я каталогу відповідає входові у каталог, а вихід з каталогу в його надкаталог позначається двома крапками “..”(без імені самого каталогу);

– перехід між суміжними каталогами різного рівня позначається похилою рискою “\” (бекслеш);

– якщо першим символом шляху є бекслеш, то шлях відлічується від кореневого каталогу;

– якщо першим елементом шляху є ім’я каталогу, то шлях відлічується від поточного каталогу.

3).Третім елементом специфікації є ім’я та розширення файлу.

Перші два елементи специфікації (ім’я логічного диску та шлях до каталогу) прийнято називати шляхом до файлу або адресою файлу (шлях до файлу ще іноді називають маршрутом).

Отже, маршрут є ніби префіксом до імені файлу. Так, наприклад, шлях до файлуprince.exe може мати вигляд: C:\GAMES\PRINCE\. Таким чином, специфікація – це об’єднання маршруту та імені файлу. А шлях до файлу разом з іменем файлу визначають розташування файлу на диску.

Приклад. Нехай повне ім’я файлу tetris.exe ― C:\GAMES\OLD\tetris.exe. Це означає, що файл tetris.exe є в підкаталозі OLD каталогу GAMES, а каталог GAMES міститься у кореневому каталозі С:\ диска С:.

4. Групове ім’я файлу.При роботі з групами файлів формують їх групові імена, у яких використовуються символи підстановки (інакше символи-заповнювачі або глобальні символи)

Є два символи підстановки: * і ?:

– символ * заміняє будь-яку допустиму кількість довільних символів;

– символ ? заміняє лише один будь-який інший допустимий символ.

Ім’я, що містить символи підстановки * і / або ? , називається груповим ім’ям (маскою, шаблоном). Маска призначена для фільтрування файлів, тобто для вибирання деякої потрібної групи файлів з усіх файлів у заданому каталозі. Наприклад:

*.* — всі файли;

*.— всі файли у яких відсутній тип;

*.bas— всі файли типу.bas;

??.bas— всі файли типу .bas, у назві яких не більше як дві літери;

a??.* — всі файли, які починаються з літери а , у назві яких не більше як три букви.

3. Домашнє завдання§1 Р.4п. 1.1-1.4. "Інформатика" Т. Зарецька, A.M. Гуржій, О.Ю.Соколов.

Гл.3 § 14 «Інформатика» Гаєвський О.Ю..

3. Домашнє завдання§1 п. 4.2., п.4.4. "Інформатика" Т. Зарецька, A.M. Гуржій, О.Ю.Соколов.

Гл.2 § 15 ст.79-80 «Інформатика» Гаєвський О.Ю..

6.Підсумок заняття.Узагальнення навчального матеріалу.

Контрольні запитання

1. Що таке операційна система і яке її призначення ?

2. Які функції виконує операційна система ?

3. Яким може бути інтерфейс користувача ?

4. За якими ознаками можна класифікувати ОС ?

5. Назвіть відомі вам ОС.