Програмное обеспечение эвм. Типы и состав
4.1. Программное обеспечение ЭВМ
Совокупность программ, процедур и правил, а также документации, связанных с
функционированием системы обработки данных, составляют программное обеспечение
(ПО; software). Программное и аппаратное обеспечение в ЭВМ работают в неразрывной
связи и взаимодействии.
ПО предназначено для решения конкретных задач. Приложение (application) – это
программная реализация решения задачи на ЭВМ. В большинстве случаев, приложения
разрабатываются для последующего выхода с ним на рынок ПО. Программный продукт
(ПП) – это комплекс взаимосвязанных программ для решения определенной проблемы
(задачи) массового спроса, подготовленный к реализации как любой вид промышленной
продукции.
Жизненный цикл ПП состоит из трех стадий: 1) разработка ПП; 2) эксплуатация и
сопровождение; 3) завершение жизненного цикла.
МС
ПС
ПР
ДК
ВР ЭП
СП
СН
Разработка
программного
продукта
Эксплуатация и
сопровождение
Завершение
жизненного
цикла
Стадия разработки ПП включает следующие частично перекрывающиеся этапы.
МС – маркетинг рынка ПО и формирование требований к ПП предназначены для
изучения требований к создаваемому ПП, включающие следующие действия:
- изучение сегмента рынка ПО, где предполагается использование
разрабатываемого ПП, и анализ аналогичных ПП; определение состава и назначения
функций обработки данных ПП;
- установление требований пользователя к способу взаимодействия с ПП (система
меню, использование манипулятора «мышь», типы подсказок, виды экранных документов
и т. п.);
- определение аппаратных и программных средств, необходимых для
эксплуатации ПП.
ПС – проектирование структуры ПП связано с разработкой структуры ПП,
структуры информационной базы задачи, выбором методов и средств создания программ
– технологии программирования.
Можно выделить следующие уровни ПО (в порядке убывания):
1) прикладной уровень;
2) служебный уровень;
3) системный уровень;
4) базовый уровень.
Базовый уровень отвечает за взаимодействие с аппаратными средствами и
хранится в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Программы и данные записываются в
ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены во время эксплуатации. ПО
базового уровня выполняет следующие функции:
- тестирование оборудования после каждого включения ЭВМ, которое состоит из
инициализации системных ресурсов и регистров микросхем, тестирования ОЗУ,
инициализации контроллеров, определения и подключения ВЗУ;
- передача управления загрузчику операционной системы;
- управление электропитанием при выключении ЭВМ.
Системный уровень обеспечивает взаимодействие других программ компьютера с
базовым уровнем и непосредственно с аппаратным обеспечением. Совокупность ПО
системного уровня образует ядро операционной системы (ОС) ЭВМ. Ядро ОС выполняет
следующие функции:
- управление и распределение памяти ОЗУ и ВЗУ;
- управление процессами ввода-вывода;
- поддержка файловой системы – упорядоченной совокупности объектов
различного типа (файлов), хранящихся в ВЗУ;
- управление устройствами через специальные программы – драйверы;
- организация взаимодействия и диспетчеризации процессов – выполняемых в
данный момент программ и задач;
- предоставление интерфейса пользователю для управления перечисленными
функциями – системы окон, меню, панелей инструментов для вызова соответствующих
функций.
Драйвер устройств – это программа, которая обеспечивает взаимодействие
(преобразование сигналов, данных) с компонентами ЭВМ. Почти все компоненты
взаимодействуют с ОС через драйверы.
ОС.Основные функции и виды
4.3. Операционные системы
Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и
служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО,
входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является основой для ПО более
высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями
ОС принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной
системы.
Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении
нескольких видов взаимодействия:
- взаимодействие между пользователем с одной стороны и программным и
аппаратным обеспечением ЭВМ с другой стороны, называемое интерфейсом
пользователя;
- взаимодействие между программным и аппаратным обеспечением, называемое
аппаратно-программным интерфейсом;
- взаимодействие между программным обеспечением разного уровня, называемое
программным интерфейсом.
ОС появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного
обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие
компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых
далеко не все широко известны. Для одной и той же аппаратной платформы существует
несколько ОС. Различия между ними рассматриваются в двух категориях: внутренние и
внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных
функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной
системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к
конкретному рабочему месту.
ОС можно подразделить по типу аппаратного обеспечения, на котором ОС
работают.
Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и
позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы
также предоставляют возможность работы с печатающими устройств
Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и
позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы
также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или
сетью Интернет. У Интернет-провайдеров обычно работают несколько серверов для того,
чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов. На серверах
хранятся страницы веб-сайтов и обрабатываются входящие запросы. Unix и специальная
серверная версия ОС Windows являются примерами серверных ОС. Теперь для этой цели
стала использоваться и ОС Linux.
Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров. Их
работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя.
Такие системы широко используются и повседневной работе. Основными ОС в этой
категории являются Windows XP / Vista / 7, AppleMacOS и Linux.
Другим видом ОС являются системы реального времени. Главным параметром
таких систем является время. Например, в системах управления производством
компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о
промышленном процессе и используют их для управления оборудованием. Такие
процессы должны удовлетворять жестким временным требованиям. Если по конвейеру
передвигается автомобиль, то каждое действие должно быть осуществлено в строго
определенный момент времени. Если сварочный робот сварит шов слишком рано или
слишком поздно, то нанесет непоправимый вред изделию. Системы VxWorks и QNX
являются ОС реального времени.
Встроенные ОС используются в смартфонах, карманных компьютерах и бытовой
технике. Карманный компьютер – это маленький компьютер, помещающийся в кармане и
выполняющий небольшой набор функции, например, телефонной книжки и блокнота.
Смартфон – это мобильный телефон, обладающий многими возможностями карманного
компьютера. Встроенные микропроцессорные системы, управляющие работой устройств
бытовой техники, не считаются компьютерами, но обладают теми же характеристиками,
что и системы реального времени, и при этом имеют малые размер и память и
ограничения мощности, что выделяет их в отдельный класс. Примерами таких ОС
являются Google Andrоid и Apple iOS