История развития ВТ в связи с историей развития системного программного обеспечения.
История развития ВТ в связи с историей развития системного программного обеспечения.
Современные компьютерные системы наряду с прикладным ПО всегда содержат системное, которое обеспечивает организацию вычислительного процесса. История системного программного обеспечения связана с появлением первой развитой в современном понимании ОС UNIX.
1965 - Bell labs разрабатывает операционную систему Multix - прообраз UNIX, имеющий далеко не все части современной системы. До этого времени не существовало мобильных ОС (переносимых на разные типы машин) и Multix также не был мобильной ОС.
1971 - написан UNIX для работы на мощнейшей платформе того времени PDP - 11
1977 - Становится переносимой системой, т.к. переписан на языке C (AT&T system V)
1981 - платформа Intel начинает резко наращивать свои возможности. Колоссальным прорывом было создание 8088, затем 8086, 80286, etc. Появляется однопользовательская ОС MS-DOS, на 10 лет ставшая стандартом де-факто для пользователей персональных компьютеров. Но для машин с процессором Intel появляются и версии UNIX.
Конец 80 – начало 90 гг. – аппаратные средства резко увеличивают свою мощность. Microsoft создает новую ОС Windows NT и появляется стандарт Win32. Позже появляется Windows 95 – ОС для одного рабочего места, но имеющая многие возможности NT, призванная вытеснить MS-DOS. Аппаратные средства позволяют создавать 64-битные версии такой ОС, как UNIX, и в скором времени она появляется и используется на платформе Alpha фирмы DEC. С наращиванием мощности аппаратных средств системное программное обеспечение становится все более изощренным и имеющим большие возможности.
Общая классификация вычислительных машин. Современные архитектурные линии ЭВМ. Системное ПО и его место в современной информатике.
ЭВМ являются преобразователями информации. В них исходные данные задачи преобразуются в результат ее решения. В соответствии с используемой формой представления информации машины делятся на два класса: непрерывного действия - аналоговые и дискретного действия - цифровые. В силу универсальности цифровой формы представления информации цифровые электронные вычислительные машины представляют собой наиболее универсальный тип устройства обработки информации. Основные свойства ЭВМ - автоматизация вычислительного процесса на основе программного управления, огромная скорость выполнения арифметических и логических операций, возможность хранений большого количества различных данных, возможность решения широкого круга математических задач и задач обработки данных. Особое значение ЭВМ состоит в том, что впервые с их появлением человек получил орудие для автоматизации процессов обработки информации. Управляющие ЭВМ – предназначены для управления объектом или производственным процессом. Для связи с объектом их снабжают датчиками. Непрерывные значения сигналов с датчиков преобразуются с помощью аналогово-цифровых преобразователей в цифровые сигналы, кот. вводятся в ЭВМ в соотв с алгоритмом упр-я. После анализа сигналов формируются упр. воздействия, которые с пом. цифро-аналоговых преобразователей преобразуются в аналоговые сигналы. Через исполнительные механизмы изменяется состояние объекта.
Универсальные ЭВМ – предназначены для решения большого круга задач, состав которых при разаработке ЭВМ не конкретизируется.
Пример современных архитектурных линий ЭВМ: персональные ЭВМ (IBM PC и Apple Macintosh – совместимые машины), машины для обработки специфической информации (графические станции Targa, Silicon Graphics), большие ЭВМ (мэйнфреймы IBM, Cray, ЕС ЭВМ).
Общее назначение системного ПО - обеспечивать интерфейс между программистом или пользователем и аппаратной частью ЭВМ (операционная система, программы-оболочки) и выполнять вспомогательные функции (программы-утилиты) Современная операционная система обеспечивает следующее:
1) Управление процессором путем передачи управления программам.
2) Обработка прерываний, синхронизация доступа к ресурсам.
3) Управление памятью.
4) Управление устройствами ввода-вывода.
5) Управление инициализацией программ, межпрограммные связи.
Управление данными на долговременных носителях путем поддержки файловой системы.
См. также стандарты в (1).
Системные особенности архитектур ЭВМ. Примеры эволюции современных ВК – IBM 370, PDP11/VAX, Intel 80X86, RISC.
Системные особенности архитектур ЭВМ заключаются в отличиях аппаратных средств, на которых реализована машина.
Единая система электронных вычислительных машин (ЕС ЭВМ, аналог IBM 370) представляет собой семейство программно-совместимых машин третьего поколения. Каждая и машин семейства состоит из :
- процессора;
- оперативной памяти;
- каналов устройств, обеспечивающих операции обмена данными между памятью и внешними устройствами независимо от процессора;
- набора внешних устройств ввода-вывода, выполняющих обмен информацией между внешними носителями и каналами.
Для ЕС ЭВМ характерно наличие каналов - специализированных процессоров, позволяющих освободить процессор от выполнения операций ввода-вывода и тем самым повысить скорость обмена с внешними устройствами. В машинах семейства ЕС с помощью каналов обеспечивается параллельная работа процессора и внешних устройств, а также параллельное выполнение операций ввода-вывода с несколькими внешними устройствами.
В основу построения ЕС ЭВМ положен принцип модульности, позволяющий по желаланию пользователя наращивать вычислительную мощность (заменять процессоры), расширять емкость оперативной памяти, добавлять внешние устройства.
Машины имеют большие наборы команд, развитое системное программное обеспечение, включающее трансляторы языков программирования Ассемблер, ФОРТРАН, ПЛ/1, КОБОЛ, АЛГОЛ, ПАСКАЛЬ, операционные системы с различными функциональными возможностями.
Основная особенность управляющих вычислительных машин типа PDP-11 заключается в том, что взаимодействие между всеми устройствами, входящими в состав комплексов , включая процессор , и оперативным запоминающим устройством ( ОЗУ ) осуществляется при помощи единого унифицированного интерфейса, получившего название "Oбщая шина" ( ОШ ). Oбщая шина является каналом, через который передаются адреса, данные, управляющие сигналы на все устройства комплекса, включая процессор и память. Физически ОШ представляет собой высокочастотную магистраль передачи данных, состоящую из 56 линий.
Процессор использует установленный набор сигналов для связи с памятью и для связи с внешними устройствами, благодаря чему в системе отсутствуют специальные команды ввода-вывода.
Все устройства комплекса подключаются в ОШ по единому принципу. Некоторым регистрам процессора, регистрам внешних устройств, которые являются источниками или приемниками при передачи информации, на ОШ отводятся адреса. В программах адреса регистров устройств рассматриваются как адреса ячеек памяти, что позволяет обращаться к ним с помощью адресных инструкций. Так, программирование операций вывода данных на внешнее устройство практически сводится к пересылке этих данных по определенному адресу.
VAX – 11 – более развитая машина, чем PDP-11. Это 32-битовая машина с адресным пространством свыше 4Г. Она по архитектуре похожа на PDP-11, но имеет 2 шинных адаптера – адаптер общей шины и адаптер массовой шины. Все совместимые с общей шиной периферийные устройства могут быть подключены к ней, тогда как высокоскоростные устройства могут быть подключены к массовой шине через собственные контроллеры. VAX – сокр. от английских слов “виртуальное адресное расширение”, т.е. машина имеет виртуальную память и многозадачность.
Обычно персональные компьютеры IBM PC состоят из трех частей : - системного блока;
- клавиатуры;
- дисплея.
Системный блок содержит все основные узлы компьютера :
- электронные схемы, управляющие работой компьютера (микропроцессор, оперативная память, контроллеры устройств и т.д.);
- блок питания;
- накопители для гибких магнитных дисков;
- накопитель на жестком магнитном диске.
К системному блоку можно подключить ряд дополнительных устройств ввода - вывода. Кроме клавиатуры и монитора такими устройствами являются:
- принтер - для вывода на печать текстовой и графической информации;
- мышь - устройство, облегчающее ввод информации в компьютер;
- стример - для хранения данных на магнитной ленте;
- модем - для обмена информацией с другими компьютерами через телефонную сеть;
- сканер - прибор для ввода рисунков и текстов в компьютер.
Общее описание языка ASM. Типы данных. Оформление программ. Формат записи команд.
Ассемблер – машинно-ориентированный язык, имеющий 2 основных достоинства. 1)позволяет писать программы на уровне команд процессора 2)не требует знания этих команд, каждая из них заменяется удобной для запоминания мнемоникой – сокращением английских слов. Транслятор переводит мнемоники в их числовые эквиваленты.
Элементы языка: операторы (команды ассемблера + псевдооператоры макроассемблера), операнды, выражения, константы, метки, комментарии.
Собственно команды ассемблера процессора – м.б. без операндов, с одним или двумя операндами, использовать различные типы адресации (см. 19)
Псевдооператоры – 5 групп: определение идентификаторов (EQU), данных (DB), внешние ссылки (PUBLIC, EXTRN), определение сегментов и подпрограмм (SEGMENT, PROC), управление трансляцией (END).
Константы – м.б. числовые и литералы (последовательность букв, закл. в апострофы).
Комментарии – начинаются с символа ; и предназначены для улучшения читаемости программы.
Метки – предназначены для организации переходов в программе. М.б. локальные и глобальные. Представляют собой символьные имена, заканчивающиеся на :.
Типы данных языка.
Целые типы.
BYTE – байт (однобайтовое целое число, код символа, элемент строки)
WORD – слово (целое число со знаком или без знака)
DWORD – двойное слово, длинное целое
Указатели
Полный 32-битовый указатель или 16-битовое смещение.
Вещественные типы (типы мат.сопроцессора) – действительные числа длиной 32, 64, 80 бит.
Массивы
В ассемблере возможно объявление массивов чисел.
Перичислимые и составные типы
ENUM – набор значений, заним. определенное кол-во бит.
RECORD – запись с битовыми полями, каждое из которых имеет длину опр. количество бит и инициализируется некоторыми значениями.
STRUC – структура, элемент содержащий 1 или более типов данных, называемых членами структуры.
UNION (объединение) – то же самое, что и структура, за исключением того, что все члены объединения занимают 1 и тот же участок памяти.
Формат команды языка:
[Метка:] мнемокод [операнд] [;комментарий]
По умолчанию заглавные и строчные буквы в языке не различаются.
Оформление программ:
[Общие для всех сегментов директивы]
...
Директива открытия сегмента
Текст программы или описание данных
Директива закрытия сегмента
... (может повторяться несколько раз в зависимости от числа сегментов)
Директива окончания программного файла
История развития ВТ в связи с историей развития системного программного обеспечения.
Современные компьютерные системы наряду с прикладным ПО всегда содержат системное, которое обеспечивает организацию вычислительного процесса. История системного программного обеспечения связана с появлением первой развитой в современном понимании ОС UNIX.
1965 - Bell labs разрабатывает операционную систему Multix - прообраз UNIX, имеющий далеко не все части современной системы. До этого времени не существовало мобильных ОС (переносимых на разные типы машин) и Multix также не был мобильной ОС.
1971 - написан UNIX для работы на мощнейшей платформе того времени PDP - 11
1977 - Становится переносимой системой, т.к. переписан на языке C (AT&T system V)
1981 - платформа Intel начинает резко наращивать свои возможности. Колоссальным прорывом было создание 8088, затем 8086, 80286, etc. Появляется однопользовательская ОС MS-DOS, на 10 лет ставшая стандартом де-факто для пользователей персональных компьютеров. Но для машин с процессором Intel появляются и версии UNIX.
Конец 80 – начало 90 гг. – аппаратные средства резко увеличивают свою мощность. Microsoft создает новую ОС Windows NT и появляется стандарт Win32. Позже появляется Windows 95 – ОС для одного рабочего места, но имеющая многие возможности NT, призванная вытеснить MS-DOS. Аппаратные средства позволяют создавать 64-битные версии такой ОС, как UNIX, и в скором времени она появляется и используется на платформе Alpha фирмы DEC. С наращиванием мощности аппаратных средств системное программное обеспечение становится все более изощренным и имеющим большие возможности.