Системное программное обеспечение Кошкин в. В.

Конспект лекций.

1. Место программных средств в вычислительных системах

2. Состав по

( 1) под архитектурой ИВС понимают совокупность программных и аппаратных средств, а так же связей между ними обеспечивающих выполнение основных функций удовлетворяющих заданным механико-экономическим характеристикам. Структурно модель архитектуры можно представить в виде некоего пространства разделенного на определенные доли. Представим это пространство в виде призмы симметричной относительно вертикальной плоскости. Горизонтально это пространство разделено на три слоя.

Под логической частью следует понимать средства обеспечивающие возможность организации взаимодействия различных функциональных модулей между собой. Эти средства известны как алгоритмы взаимодействия. Следует заметить, что программная часть находится наверху, и она не ограничена, т.е. допускает расширение для каждого конкретного цикла системы. Программное обеспечение и является и предметом нашего рассмотрения.

(2) Обычно под программным обеспечением вычислительной системы понимают набор программных процедур и правил позволяющих использовать вычислительную систему для решения поставленной задачи. Всегда ПО содержит соответствующую документацию. ПО упрощает общение оператора с вычислительной системой, сокращает сроки прохождения задачи, повышает производительность вычислительной системы (многозадачность, мультипрограммирование и т.д.).

Все ПО условно делят на составляющие: 1) общесистемные 2) специальные.

К общему относят те составляющие, которые предназначены для организации вычислительного процесса (настройки, очереди, взаимосвязь) для контроля процесса, для автоматизации процедур проектирования ПО. К специальным – совокупность программ для решения конкретных задач. Как правило граница между этими группами нечеткая. Основное назначение ПО – согласование различных применений и способов работы ВС с целью увеличения ее производительности, повышения эффективности труда программиста, с целью расширения ПО, для адаптации программного обеспечения применяющимся ресурсам машины. Высокий уровень производительности обеспечивается двумя способами: 1) режим пакетной обработки (очереди команд); 2) мультипрограммный режим, когда за счет перераспределения аппаратных ресурсов выполняются несколько задач как бы одновременно.

Повышение производительности программиста достигается за счет предоставления ему различных вспомогательных средств вплоть до систем автоматизации программирования. Любая ОС имеет средство обеспечения большего диапазона машинных конфигурация. Кроме того программы часто независимы от устройств ввода/вывода. Существующее ПО можно использовать с новыми внешними устройствами практически без изменений.

А

Б

В

Операционная система

Супервиор

Генерация системы

Управление заданиями

Система подготовки программ

Система обслуживания программ

Логическая система управления вводом/выводом

А

Общее ПО

Средства контроля

программы программы

контроля диагностики

Системы программирования

Машинно-ориентированные

Вспомогательные

Проблемно ориентированные

Специальное ПО

Пакеты прикладных программ

Системное ПО

) Особое положение в программном обеспечении занимает средство контроля. Непосредственно не участвуя в работе, эти программные средства постоянно задействованы. При этом зачастую они работают совместно с аппаратными средствами контроля (например: схема контроля формирует сигнал ошибки и по прерыванию происходит обработка ситуации). Чисто программное средство – тестовые программы работают на этапе загрузки системы (тест памяти, внешних устройств. конфигурации). Во время выполнения задачи эти средства не привлекаются, к ним можно обратиться и непосредственно. Проблема диагностики как правило решается не программно – а на аппаратном уровне. Между процедурами программного контроля и диагностики четкое разделение провести не возможно. Эта группа средств постоянно совершенствуется.

Б) Системы программирования. Наиболее нечетко сформулированная группа, поскольку множество программных средств может быть отнесено к ней. В первую очередь: резидентные и кросс средства. Резидентные – собственно своя система команд и конфигурация. Кросс средства – программные средства эмулирующие работу программы на другой машине, с другой системой команд. Кросс средства обычно используют при разработке новых процессоров. Если процессоры имеются используют резидентные средства.

Резидентные средства делятся на: средства уровня машинного языка, на средства символических языков. К этой группе относятся отладчики, редакторы связей, загрузчики, трансляторы.

По некоторым признакам указанную группу процедур относят к составу операционной системы. К системам программирования также относят средства автоматизации программирования.

В) операционные системы (ОС) – наиболее значимая часть программного обеспечения (рабочая). Основное назначение ОС организовать последовательность выполнения задания оператора. Обычно ОС включают в себя множество групп. (DOS, Windows, OS/2, Unix, BIos) Обычно ОС связаны связана с той или иной системой команд производимой ЭВМ. Хотя разрабатываются ОС другими фирмами.

Обычно представляют ОС из 2х составляющих: управляющие программы и набор системных обрабатывающих программ. Управляющие – предназначены для организации вычислений. Они обрабатывают прерывания, работают с ВУ, организуют мультипрограммный режим, обслуживают запросы обрабатывающих программ. Обрабатывающие программы – рабочие, вместе с этим они тесно работают с управляющими программами. Примером состава ОС может быть:

• программа начальной загрузки – предназначена для загрузки ОС. Начинает работу через пульт управления или по включению питания.

• Программа управления заданием (планировщик). Наиболее важная составляющая в ОС это супервизор. Предназначен для выполнения обслуживания различных запросов при работе программы. Играет роль диспетчера - одна из важных задач распределения ресурсов. Супервизор организует «ответы» на запросы различных устройств и программ. Основной инструмент для этих целей система прерываний.

• Программа управления данными

• Программы обработки восстановления информации

• Программы обеспечения машинной графики

• Редактор связей - преобразует объектные модули в исполнительные (загрузочные). Программы отладчики.

• Набор программ обслуживания (утилиты).

В ОС выделяют ядро – основные программы обслуживающие вычисления.

В

Системная программа ввода

Инициатор

Инициатор

Обработка

Обработка

Системные программы

вывода

Ядро ОС

входная

очередь

выходная

очередь

Средство связи с оператором

ходной поток с различных источников с помощью системной программы ввода преобразуется в необходимый формат и фиксируется в памяти формируя последовательность – входную очередь. По мере освобождения процессора от предыдущей задачи, программа инициатор, входные данные поступают на обработку. В мультипрограммном режиме существует несколько таких потоков. Библиотека программ (набор рабочих программ) – вызывает для обработки входных потоков. Последовательность вызова – супервизор. Результат обработки – необходимые для вывода вновь формируются в очередь, выходную. Процедурой вывода информации занимаются системные программы вывода. Поскольку устройства вывода различны – эта процедура так же может выполняться «одновременно» для нескольких ВУ. Обязательно в состав ядра ОС входит средство связи с оператором.