56. Программное обеспечение компьютеров.

Программное обеспечение персонального компьютера — совокупность программных средств, обеспечивающих функционирование компьютера.

Все программное обеспечение по сфере использования принято подразделять на три большие группы: системное программное обеспечение, пакеты прикладных программ и инструментарий технологии программирование, т.е. программное обеспечение сферы производства программ.

Системное программное обеспечение — совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ, оно направлено на создание операционной среды функционирования других программ; на обеспечение надежной работы компьютера и вычислительной сети; на проведение диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей; на выполнение вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов и т.д.).

В системном программном обеспечении выделяют следующие группы:

• Операционные системы (ОС). Под ОС обычно понимают комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который, с одной стороны, выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, а с другой — предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов вычислительной системы, организации надежных вычислений и коммуникаций. Любой из компонентов прикладного программного обеспечения обязательно работает под управлением ОС. В качестве примеров ОС можно назвать семейство ОС Windows, Unix, OS/2.

• Системы управления файлами. Ее назначение — организация более удобного доступа к данным, организованным как файлы. Именно благодаря СУФ вместо низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов используют логический доступ с указанием имени файла.

• Интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователей с ОС. Их основное назначение — либо расширение возможностей по управлению ОС, либо изменение встроенных в систему возможностей. Классический пример — графический интерфейс X Window в системах семейства UNIX.

• Под утилитами понимают специальные системные программы, с помощью которых можно обслуживать как саму ОС, так и подготавливать для работы носители данных, выполнять перекодирование, осуществлять оптимизацию размещения информации и т.д. К утилитам относят программы форматирования, копирования, архивации и т.п. Стал классическим набор утилит от фирмы Symantec, носящим имя Питера Нортона. Утилиты работают в конкретной операционной среде.

Пакеты прикладных программ (application program package) — комплекс взаимосвязанных программ для решения задач определённого класса конкретной предметной области. Это самый многочисленный класс программных продуктов. Непосредственную их эксплуатацию осуществляют, как правило, конечные пользователи — потребители информации, деятельность которых во многих случаях далека от компьютерной области. Наиболее часто используемыми прикладными программами считаются редакторы (текстовые, графические, музыкальные) и электронные таблицы.

Инструментарий технологии программирования — совокупность программ и программных комплексов, обеспечивающих технологию разработки, отладки и внедрения создаваемых программных продуктов. Пользователями этого класса программного обеспечения являются системные и прикладные программисты.

3 поколение, 1965-1980 гг. Особенности: Компьютеры проектировались на основе интегральных схем малой степени интеграции (МИС - 10-100 компонентов на кристалл) и средней степени интеграции (СИС - 100-1000 компонентов на кристалл). Появилась идея, которая и была реализована, проектирования семейства компьютеров с одной и той же архитектурой, в основу которой положено главным образом программное обеспечение. В конце 60-х появились мини-компьютеры. В 1971 году появился первый микропроцессор. Быстродействие - порядка 1 млн. Программное обеспечение: операционные системы (управление памятью, устройствами ввода-вывода и другими ресурсами), режим разделения времени. Примеры: IBM 360 (США), ЕС 1030, 1060 (СССР).

4 поколение, 1980-е гг. Особенности: Использование при создании компьютеров больших интегральных схем (БИС - 1000-100000 компонентов на кристалл) и сверхбольших интегральных схем (СБИС - 100000-10000000 компонентов на кристалл). Началом данного поколения считают 1975 год - фирма Amdahl Corp. выпустила шесть компьютеров AMDAHL 470 V/6, в которых были применены БИС в качестве элементной базы. Стали использоваться быстродействующие системы памяти на интегральных схемах - МОП ЗУПВ емкостью в несколько мегабайт. В случае выключения машины данные, содержащиеся в МОП ЗУПВ, сохраняются путем автоматического переноса на диск. При включении машины запуск системы осуществляется при помощи хранимой в ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) программы самозагрузки, обеспечивающей выгрузку операционной системы и резидентного программного обеспечения в МОП ЗУПВ. В середине 70-х появились первые персональные компьютеры. Быстродействие - десятки и сотни млн. Программное обеспечение: базы и банки данных. Примеры: Суперкомпьютеры (многопроцессорная архитектура и использование принципа параллелизма), ПЭВМ.

5 поколение, 1990-е гг. Особенности: ЭВМ со многими десятками параллельно работающих микропроцессоров, позволяющих строить эффективные системы обработки знаний; параллельно-векторная структура. Главный упор при создании компьютеров сделан на их «интеллектуальность», внимание акцентируется не столько на элементной базе, сколько на переходе от архитектуры, ориентированной на обработку данных, к архитектуре, ориентированной на обработку знаний, т.е. на использование и обработку компьютером знаний, которыми владеет человек для решения проблем и принятия решений.

6 поколение. Оптоэлектронные ЭВМ с массовым параллелизмом и нейронной структурой – с распределенной сетью большого числа(десятки тысяч) микропроцессоров, моделирующих архитектуру нейронных биологических систем.

По принципу действия вычислительные машины делят на 3 больших класса:

• аналоговые, работающие с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме;

• цифровые, работающие с информацией, представленной в дискретной, или цифровой форме;

• гибридные, работающие и с цифровой, и с аналоговой информацией.

По размерам, производительности и функциональным возможностям ЭВМ можно условно разделить на:

Микрокомпьютеры – компьютеры, в которых центральный процессор выполнен в виде микропроцессора. Продвинутые модели микрокомпьютеров имеют несколько микропроцессоров. Производительность компьютера определяется не только характеристиками микропроцессора, но и емкостью оперативной памяти, типами периферийных устройств, качеством конструктивных решений и др. Быстродействие – 1-10 млн. операций в сек. Разновидность микрокомпьютера – микроконтроллер, основанное на микропроцессоре специализированное устройство, встраиваемое в систему управления или технологическую линию.

ПК – это микрокомпьютеры универсального назначения, рассчитанные на 1 пользователя и управляемое 1 человеком.

Мини-компьютеры и суперминикомпьютеры – машины, конструктивно выполненные в 1 стойке, т.е. занимающие объем порядка половины кубометра. Сейчас они вымирают, уступая место микрокомпьютерам.

Мэйнфреймы предназначены для решения широкого класса научно-технических задач и являются сложными и дорогими машинами. Их целесообразно применять в больших системах при наличии не менее 200 рабочих мест. Централизованная обработка данных на мэйнфрейме обходится примерно в 5-6 раз дешевле, чем распределенная обработка при клиент-серверном подходе.

Суперкомпьютеры – очень мощные компьютеры с производительностью свыше 100 мегафлопов. Эти машины представляют собой многопроцессорные или многомашинные комплексы, работающие на одну память и общее поле внешних устройств. Архитектура суперкомпьютеров основана на параллелизме и конвейеризации вычислений.

Последнее время портативные компьютеры выделяют в отдельный класс. Выделяют:

Laptop (по размерам близок к портфелю, по основным характеристикам – к настольным ПК);

Notebook (по размерам близок к книге крупного формата, около 3кг, как правило снабжаются приводами СD);

Palmtop (уменьшаются на ладони, магнитные диски в них заменяет энергонезависимая электронная память, нет накопителей на дисках – обмен информацией с обычным компьютером идет по линиям связи).