Программное обеспечение персонального компьютера

Под программным обеспечением (ПО) понимается совокупность программных и документальных средств для создания и эксплуатации систем обработки данных средствами вычислительной техники. В самом общем плане программное обеспечение для вычислительной техники может быть разделено (в зависимости от назначения) на системное, инструментальное и прикладное (как и всякая классификация данное деление условно). Программное обеспечение представляет собой либо данные для использования в других программах, либо алгоритм, реализованный в виде последовательности инструкций для процессора. Программное обеспечение призвано: обеспечить работоспособность ЭВМ; облегчить взаимодействие пользователя с ЭВМ; расширить ресурсы вычислительной системы; повысить эффективность использования ресурсов; повысить производительность и качество труда пользователя. В компьютерном жаргоне часто используется слово «софт» от английского software, которое в этом смысле впервые применил в статье American Mathematical Monthly математик из Принстонского университета Джон Тьюки (англ. John W. Tukey) в 1958 году. В области вычислительной техники и программирования программное обеспечение — это совокупность всей информации, данных и программ, которые обрабатываются компьютерными системами.

Системное программное обеспечение. Системное программное обеспечение — это комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление компонентами вычислительной системы, такими как процессор, оперативная память, каналы ввода-вывода, сетевое и коммуникационное оборудование и т.п. Системное программное обеспечение организует процесс обработки информации в компьютере и обеспечивает нормальную рабочую среду для прикладных программ, оно предназначено для управления компьютером, организации решения задач и взаимодействия пользователя с аппаратными средствами компьютера. Оно настолько тесно связано с аппаратными средствами, что его иногда считают частью компьютера. Чем богаче системное ПО, тем продуктивнее становится работа на компьютере. В состав системного ПО входят операционные системы, сервисное программное обеспечение (оболочки, утилиты, антивирусные средства) и программы технического обслуживания (тестовые программы, программы контроля). Базовое программное обеспечение. Базовое ПО в архитектуре компьютера занимает особое положение. С одной стороны, его можно рассматривать как составную часть аппаратных средств, с другой стороны, оно является одним из программных модулей операционной системы. Операционная система. Операционная система (ОС) — это комплекс специальных программных средств, предназначенных для управления загрузкой компьютера, запуском и выполнением других пользовательских программ, а также для планирования и управления вычислительными ресурсами персонального компьютера. Она обеспечивает управление процессом обработки информации и взаимодействие между аппаратными средствами и пользователем. 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. Одной из важнейших функций ОС является автоматизация процессов ввода-вывода информации, управления выполнением прикладных задач, решаемых пользователем. Исходя из выполняемых функций, ОС можно разбить на три группы: однозадачные (однопользовательские), многозадачные (многопользовательские) и сетевые. Однозадачные ОС предназначены для работы одного пользователя в каждый конкретный момент с одной конкретной задачей. Их появление было стимулировано созданием большого класса персональных компьютеров. Примером такой ОС служит операционная система MS DOS, широко применявшаяся до начала 1990-х годов. Многозадачные ОС обеспечивают коллективное пользование ПК в мультипрограммном режиме разделения времени, при этом в памяти ПК находится несколько программ-задач и процессор распределяет ресурсы компьютера между задачами. В качестве примера можно привести операционные системы UNIX, OS/2, Microsoft Windows 95, Microsoft Windows 98, Microsoft Windows 2000, Microsoft Windows Me, Microsoft Windows XP. Сетевые ОС связаны с появлением локальных и глобальных сетей и предназначены для обеспечения доступа ко всем ресурсам вычислительной сети, например операционные системы Novell Net, Microsoft Windows NT, UNIX, IBM LAN. В зависимости от количества одновременно обрабатываемых задач и числа пользователей, которые могут обслуживать ОС, различают четыре основных класса ОС: однопользовательские однозадачные:— поддерживают одну клавиатуру и могут работать только с одной (в данный момент) задачей; 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; однопользовательские многозадачные, которые обеспечивают одному пользователю параллельную обработку нескольких задач; многопользовательские многозадачные — позволяют на одном компьютере запускать несколько задач несколькими 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 DOS (Disk Operating System — 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 основой 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 API (application programming interface) — интерфейс прикладного программирования). API-интерфейс предоставляет программисту возможность вызова определенных процедур общего назначения, обращающихся к конкретным аппаратным ресурсам. По мере появления нового оборудования обновляется и API, однако этого бывает недостаточно. Корректную работу с аппаратной частью обеспечивают драйверы. 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. Каждому типу внешнего устройства соответствует свой драйвер. Драйверы стандартных устройств образуют совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), 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. 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. 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. 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.

17. Рассматриваем классификацию компьютеров по обобщенному параметру, в котором в разной степени учтено несколько характерных признаков:

назначение и роль компьютеров в системе обработки информации,

условия взаимодействия человека с компьютером,

габариты компьютера,

ресурсные возможности компьютера.

В связи с учетом указанных параметров предлагается следующая классификация компьютеров. Все компьютеры делятся на большиеи малые. Класс больших компьютеров составляют системы, которые обладают большой вычислительной мощью и предназначены для одновременного обслуживания нескольких пользователей. В свою очередь, малые компьютеры предназначены для оказания помощи человеку в повседневной работе с текущей информацией.

Большие компьютеры делятся на:

Суперкомпьютеры - обладающие огромной вычислительной мощью, основанные на многопроцессорном принципе обработки информации. Как правило, такие машины выпускаются в единичных экземплярах и используются в областях, где требуется быстрый анализ больших потоков информации.

Серверы - мощные компьютеры в вычислительных сетях, которые осуществляют обслуживание подключенных к ним компьютеров, предоставляют свои ресурсы для использования другими пользователями и обеспечивают выход в другие сети. Часто серверы специализируются на обслуживании рабочих станций в какой-то определенной области. В зависимости от назначения определяют такие типы серверов: сервер приложений, файл-сервер, архивационный сервер, факс-сервер, почтовый сервер, сервер печати, сервер телеконференций.

Малые компьютеры подразделяются на:

характеристике каждого класса компьютеров необходимо делать сравнение отдельных моделей по таким основным техническим параметрам, как быстродействие и объем оперативной памяти.

Под быстродействием (производительность) понимается число коротких операций, выполняемых компьютером за одну секунду. Оценка быстродействия)

Персональные. Основное назначение - выполнение рутинной работы: поиск информации, составление типовых форм документации, подготовка текстов разного рода и т. д. Общедоступность и универсальность персональных компьютеров обеспечивается за счет наличия следующих характеристик: дружественность интерфейса взаимодействия с человеком, малая стоимость, небольшие габариты и отсутствие специальных требований к условиям окружающей среды, открытость архитектуры, большое количество программных средств для различных областей применения, высокая надежность работы.

Портативные. Эти компьютеры легко переносимы. Они часто оформлены в виде чемоданчиков или папок. Производственные. Предназначены для использования в производственных условиях. Они встраиваются в технологический процесс производства какой-нибудь продукции, осуществляют управление технологическими линиями и станками.

При всегда приблизительна, особенно если учесть, что теперь широко применяют многопроцессорные системы.

Помимо указанных возможности компьютера характеризуются рядом других параметров:

разрядность и формы представления чисел;

емкость внешней памяти;

характеристики внешних устройств хранения, обмена и ввода-вывода информации;

пропускная способность устройств связи узлов ЭВМ между собой;

способность ЭВМ одновременно работать с несколькими пользователями и выполнять одновременно несколько программ;

типы операционных систем, используемых в машине;

программная совместимость с другими типами ЭВМ, т. е. способность выполнять программы, написанные для других типов ЭВМ;

возможность подключения к каналам связи и к вычислительной сети;надежность и пр.