Программное обеспечение — это совокупность программ, позволяющих осуществить на компьютере автоматизированную обра­ботку информации. Программное обеспечение делится на системное (общее) и прикладное (специальное).

Системное программное обеспечение обеспечивает функционирование и обслуживание компьютера, а также автоматизацию процесса создания новых программ. К системному программному обеспечению относятся операционные системы и их пользователь­ский интерфейс; инструментальные программные средства; системы технического обслуживания.

Операционная система — обязательная часть специального программного обеспечения, обеспечивающая эффективное функциони­рование персонального компьютера в различных режимах, организующая выполнение программ и взаимодействие пользователя и внешних устройств с ЭВМ.

ОС обеспечивает:

1.управление ресурсами, т.е. согласованную работу всех аппаратных средств компьютера.

2.управление процессами, т.е. выполнение программ, их взаимодействие с устройствами компьютера, с данными.

3.пользовательский интерфейс, т.е. диалог пользователя с компьютером, выполнение определенных простых команд - опе­раций по обработке информации.

Пользовательский интерфейс (сервисные программы) — это программные надстройки операционной системы (оболочки и среды), предназначенные для упрощения общения пользователя с операционной системой.

Программы, обеспечивающие интерфейс, сохраняют форму общения (диалог) пользователя с операционной системой, но изменяют язык общения (обычно язык команд преобразуется в язык меню). Сервисные системы условно можно разделить на интерфейсные системы, оболочки операционных систем и утилиты.

Интерфейсные системы — это мощные сервисные системы, чаще всего графического типа, совершенствующие не только пользо­вательский, но и программный интерфейс операционных систем, в частности, реализующие некоторые дополнительные процедуры разделения дополнительных ресурсов.

Оболочки операционных систем предоставляют пользователю качественно новый по сравнению с реализуемым операционной сис­темой интерфейс и делают необязательным знание последнего.

Утилиты автоматизируют выполнение отдельных типовых, часто используемых процедур, реализация которых потребовала бы от пользователя разработки специальных программ. Многие утилиты имеют развитый диалоговый интерфейс с пользователем и при­ближаются по уровню общения к оболочкам.

Инструментальные программные средства (системы программирования) — обязательная часть программного обеспечения, с ис­пользованием которой создаются программы. Инструментальные программные средства включают в свой состав средства написа­ния программ (текстовые редакторы); средства преобразования программ в вид, пригодный для выполнения на компьютере (ас­семблеры, компиляторы, интерпретаторы, загрузчики и редакторы связей), средства контроля и отладки программ. Прикладное программное обеспечение обеспечивает решение пользовательских задач. Ключевым понятием здесь является пакет прикладных программ.

Пакет прикладных программ — это совокупность программ для решения круга задач по определенной тематике или предмету. Раз­личают следующие типы пакетов прикладных программ:

-общего назначения — ориентированы на автоматизацию широкого круга задач пользователя (текстовые процессоры, табличные редакторы, системы управления базами данных, графические процессоры, издательские системы, системы автоматизации проекти­рования и т. д.);

-методо-ориентированные — реализация разнообразных экономико-математических методов решения задач (математического про­граммирования, сетевого планирования и управления, теории массового обслуживания, математической статистики и т. д.);

-проблемно-ориентированные — направлены на решение определенной задачи (проблемы) в конкретной предметной области (бан­ковские пакеты, пакеты бухгалтерского учета, финансового менеджмента, правовых справочных систем и т. д.).

К прикладному программному обеспечению относятся сервисные программные средства, которые служат для организации удоб­ной рабочей среды пользователя, а также для выполнения вспомогательных функций (информационные менеджеры, переводчик…).

Основные функции операционных систем

По современным представлениям, ОС должна уметь делать следующее:

-Обеспечивать загрузку пользовательских программ в оперативную память и их исполнение.

-Обеспечивать работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д. Как правило, ОС управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные.

-Предоставлять более или менее стандартный доступ к различным устройствам ввода/вывода, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства.

-Предоставлять некоторый пользовательский интерфейс. Слово некоторый здесь сказано не случайно - часть систем ограничивается командной строкой, в то время как другие на 90% состоят из средств интерфейса пользователя.

Существуют ОС, функции которых этим и исчерпываются. Одна из хорошо известных систем такого типа - дисковая операционная система MS DOS.

Более развитые ОС предоставляют также следующие возможности:

• Параллельное (точнее, псевдопараллельное, если машина имеет только один процессор) исполнение нескольких задач.

• Распределение ресурсов компьютера между задачами.

• Организация взаимодействия задач друг с другом.

• Взаимодействие пользовательских программ с нестандартными внешними устройствами.

• Организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов.

• Защита системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зло­вредных действий пользователей и их программ.

Операционная система (ОС) - это программа, которая обеспечивает возможность рационального использования оборудования компьютера удобным для пользователя образом.

Операционная система - это своего рода буфер-передатчик между компьютерным железом и остальными программами. ОС при­нимает на себя сигналы-команды, которые посылают другие программы, и переводит их на понятный машине язык.

Язык учитывает включенные во многие машины возможности прерыва­ния и имеет соответствующие операторы. Предусмотрена возможность параллельного выполнение участков программ.

ОС управляет всеми подключенными к компьютеру устройствами, обеспечивая доступ к ним другим программам. Наконец, третья задача ОС -обеспечить удобство работы с компьютером для человека-пользователя.

Получается что каждая ОС состоит как минимум из 3 основных частей:

1. Ядро, командный интерпретатор, «переводчик» с программного языка на язык машинных кодов.

2. специализированные программки для управления различными устройствами входящими в состав компьютера. Такие программы называются драйверами. Сюда же относятся «системные библиотеки» используемые как самой операционной системой, так и входящими в ее состав программами.

3. Интерфейс - удобная оболочка с которой общается пользователь.

Сегодня графический интерфейс - неизменный атрибут любой операционной системы. ОС первых поколений имели не графиче­ский, а текстовый интерфейс.

ОС делятся на однозадачные и многозадачные. Однозадачные операционные системы (DOS) могут выполнять в одно и тоже время не более одной задачи, а многозадачные способны одновременно управлять несколькими процессами.

При многозадачном режиме:

1.В оперативной памяти находится несколько заданий пользователей.

2.Время работы процессора разделяется между программами, находившимися в оперативной памяти и готовыми к обслужи­ванию процессором.

3.Параллельно с работой процессора происходит обмен информацией с различными внешними устройствами.

ОС бывает однопользовательской и многопользовательской (рассчитанная на работу с группой пользователей одновременно). Наиболее совершенны и сложны многопользовательские многозадачные ОС, которые предусматривают одновременное выполне­ние многих заданий многих пользователей, обеспечивают разделение ресурсов компьютера в соответствии с приоритетами пользо­вателей и защиту данных каждого пользователя от несанкционированного доступа. В этом случае ОС работает в режиме разделе­ния времени. Т.е. каждой программе, находящейся в ОП выделяется фиксированный интервал времени. Если программа не выпол­нена за этот интервал, ее исполнение принудительно прерывается и программа переводится в конец очереди. Все программное обеспечение принято делить на две части: прикладное и системное. К прикладному программному обеспечению, как правило, относятся разнообразные банковские и прочие business программы, игры, текстовые процессоры, и т.п. Под систем­ным программным обеспечением обычно понимают программы, способствующие функционированию и разработке прикладных программ.

Операционная система предназначена для управления всеми частями весьма сложной архитектуры компьютера. Представим для примера, что случится, если несколько программ, работающих на одном компьютере, будут пытаться одновременно осуществлять вывод на принтер. Мы получили бы неупорядоченную смесь строчек и страниц, выведенных различными программами. Операци­онная система предотвращает хаос такого рода за счет буферизации информации, предназначенной для печати, на диске и органи­зации очереди на печать. Для многопользовательских компьютеров, необходимость управления ресурсами и их защиты еще более очевидна. Если вычислительная система допускает совместную работу нескольких пользователей, то возникает проблема органи­зации их безопасной деятельности. Необходимо обеспечить сохранность информации на диске, чтобы никто не мог удалить или повредить чужие файлы. Нельзя разрешить программам одних пользователей произвольно вмешиваться в работу программ других пользователей. Нужно пресекать попытки несанкционированного использования вычислительной системы. Следовательно, опера­ционная система как менеджер ресурсов, осуществляет упорядоченное и контролируемое распределение процессоров, памяти и других ресурсов между различными программами, их использующими.

Во многих современных операционных системах постоянно работает на компьютере лишь часть операционной системы, которую принято называть ее ядром.

Системные вызовы (system calls) интерфейс между операционной системой и пользовательской программой. Они создают, удаля­ют и используют различные объекты, главные из которых процессы и файлы. Пользовательская программа запрашивает сервис у операционной системы, осуществляя системный вызов. Имеются библиотеки процедур, которые загружают машинные регистры определенными параметрами и осуществляют прерывание процессора, после чего управление передается обработчику данного вы­зова, входящему в ядро операционной системы. Цель таких библиотек сделать системный вызов похожим на обычный вызов под­программы.

Основное отличие состоит в том, что при системном вызове задача переходит в привилегированный режим или режим ядра (kernel mode). Поэтому системные вызовы иногда еще называют программными прерываниями в отличие от аппаратных прерываний, которые чаще называют просто

Прерывание (hardware interrupt) событие, генерируемое внешним (по отношению к процессору) устройством. Посредством аппа­ратных прерываний аппаратура либо информирует центральный процессор о том, что возникло какое-либо событие, требующее немедленной реакции (например, пользователь нажал клавишу), либо сообщает о завершении асинхронной операции ввода-вывода (например, закончено чтение данных с диска в основную память). Важный тип аппаратных прерываний прерывания таймера, ко­торые генерируются периодически через фиксированный промежуток времени. Прерывания таймера используются операционной системой при планировании процессов. Каждый тип аппаратных прерываний имеет собственный номер, однозначно определяю­щий источник прерывания. Аппаратное прерывание это асинхронное событие, то есть оно возникает вне зависимости от того, ка­кой код исполняется процессором в данный момент. Обработка аппаратного прерывания не должна учитывать, какой процесс яв­ляется текущим.

Концепция прерываний выполнения программ является базовой при построении любой ОС. Системные причины прерываний пер­вого рода возникают в том случае, когда у процесса, находящегося в активном состоянии, возникает потребность либо получить некоторый ресурс или отказаться от него, либо выполнить над ресурсом какие-либо действия. К этой группе относятся внутренние прерывания, связанные с работой процессора. Системные причины прерывания второго рода обусловлены необходимостью прове­дением синхронизации между параллельными процессами.

При обработке каждого прерывания должна выполнятся следующая последовательность действий: восприятие запроса на прерыва­ние - запоминание состояния прерванного процесса, определяемое значением счетчика команд - передача управления прерываю­щей программе, для чего в счетчик команд заносится адрес, соответствующий данному типу прерывания - обработка прерывания -восстановление прерванного процесса.

По числу одновременно выполняемых задач операционные системы могут быть разделены на два класса:

1.Многозадачные (Unix, os/2, indows),

2.Однозадачные (например, ms-dos).

По числу одновременно работающих пользователей ОС можно разделить на:

1.Однопользовательские (ms-dos, Windows 3.X);

2.Многопользовательские (Windows nt, Unix).

Наиболее существенно отличие заключается в наличии у многопользовательских систем механизмов защиты персональных дан­ных каждого пользователя.

Многопроцессорные системы состоят из двух или более центральных процессоров, осуществляющих параллельное выполнение команд. Поддержкака мультипроцессирования является важным свойством ОС к приводят к усложнению всех алгоритмов управления ресурсами. Многопроцессорная обработка реализована в таких ОС, как Linux, Solaris, Windows NT и в ряде других.

Многопроцессорные ОС разделяют на симметричные и асимметричные. В симметричных ОС на каждом процессоре функциони­рует одно и то же ядро и задача может быть выполнена на любом процессоре, то есть обработка полностью децентрализована. В асимметричных ОС процессоры неравноправны. Обычно существует главный процессор (master) и подчиненные (slave), загрузку и характер работы которых определяет главный процессор.

В настоящее время используется много типов различных ОС.

История ОС началась с DOS (Disk Operating System) первая версия 1981 год. 16-разрядная однозадачная операционная система обладала «интерфейсом командной строки». Из внешних устройств поддерживала лишь накопители на гибких дисках с дискетами на 160 кбайт.

Основные структурные компоненты ms dos:

1.Базовая система ввода-вывода (bios)

Хранится в ПЗУ. Эта программа написана непосредственно в машинных кодах; при включении она автоматически считывается в ОЗУ, запускается на исполнение и проводит беглую проверку работоспособности основных устройств компьютера. Затем BIOS производит поиск на дисках программы запуска ОС (программы начальной загрузки). BIOS имеет также функции поддержки стан­дартных периферийных устройств, прежде всего дисплея и клавиатуры. Программа начальной загрузки обращается последователь­но к дисководам пока не найдет программу системного загрузчика.

2.Системный загрузчик (sв)

Проверяет наличие на диске ядра ОС состоящего из файлов с названиями ibmio.sys - файла расширения BIOS и command.com ко­мандного процессора, загружает их в ОЗУ и запускает на исполнение первую из этих программ. Она дополнительно тестирует обо­рудование, подключает необходимые драйверы и т.п. Далее эта программа устанавливает некоторые указания о способах обработ­ки прерываний. Далее передает управление базовому модулю.

3.Драйверы устройств (т.Е. Программы поддерживающие работу)

4.Базовый модуль;

Продолжает устанавливать правила обработки прерываний и после этого загружает в ОЗУ командный процессор и передает ему управление.

5.Командный процессор (интерпретатор команд)

вначале отыскивает и исполняет программу автозапуска (autoexec.bat).

6.Утилиты (вспомогательные программы)

Пользователь, работающий с DOS без программ - оболочек или дополнительных интерфейсных систем, непосредственно общается с командным процессором.

Однако DOS процветала на протяжении 10 лет. Со временем выявляя в себе 3 недостатка DOS: недостаток оперативной памяти, не­возможность работы в полноценном графическом режиме, однозадачность.

Основные свойства ms dos

К основным достоинствам MS DOS относятся:

-возможность организации многоуровневых каталогов;

-возможность подключения пользователем дополнительных драйверов внешних устройств;

-возможность работы со всеми последовательными устройствами как с файлами;

-развитый командный язык;

-возможность запуска фоновых задач одновременно с диалоговой работой

MS DOS приобрела статус фактического стандарта операционной системы для 16-разрядных персональных компьютеров.

Для работы с файловой системой в dos имеются несколько встроенных команд:

Общие команды распознаются и выполняются командным процессором. Комманды вводятся с клавиатуры, их ввод завершается нажатием клавиши Enter.

Общие команды делятся на группы:

1.Команды работы с дисками.

2.Команды работы с файлами.

3.Команды работы с каталогами.

4.Команды управления системой.

Типовая структура команды выглядит следующим образом: <имя команды> [<список параметров>] [<список ключей>] Параметры указывают на те объекты, над которыми совершаются операции, ключи уточняют действия команды. Признак ключа - наличие «/», квадратные скобки указывают на возможность отсутствия фрагмента.

Команда COPY.

Копирование без изменения имени.

COPY [/А][/В][н:][маршрут]имя_файла[.тип][н:][маршрут][/V]

Файл копируется на другой накопитель и/или в другой каталог под тем же именем.

С:\>сору а:*.* с: Копирование всех файлов с диска А: в текущий каталог диска С:.

С:\>сору work \DOS Копирование всех файлов каталога WORK в каталог DOS.

С:\>сору \doc\abc \ Копирование всех файлов каталога ABC в корневой.

Копирование с переименованием.

COPY [/А][/В][н:][маршрут]имя_файла[.тип]

[/А][/В][н:][маршрут]имя_файла[.тип][/А][/В][V] Файл при копировании получает новое имя.

С:\>сору prl рг2 Файл с именем pr1 копируется в том же каталоге и приобретает имя pr2.

C:\>copy \work\*.txt \doc\*.doc При переносе файлов из WORK в DOC произойдет изменение их типов с ТХТ на DOC.

Спецификация команды:

REN[AME] [н:][маршрут]имя_файла[.тип] имя_файла[.тип]

Первый аргумент задаёт старое имя файла, второй - новое.

Первому аргументу может предшествовать префикс-маршрут, указывающий, в каком каталоге производится переименова­ние. По умолчанию переименование происходит в текущем каталоге.

Примеры:

C:\WORK>ren a:*.txt *.doc Происходит изменение типов файлов.

C:\>ren prl.asm pr2.asm Замена имени файла PR1 на PR2. Команда RENAME не затрагивает самих файлов.

DEL

DEL [диск:][маршрут][имя_файла[.тип]]

Если имя_файла не задано, то подразумевается удаление всех файлов из указанного или текущего каталога. В этом случае v,a также в случае, когда указан шаблон *.*) запрашивается подтверждение на выполнение операции.

Аргумент команды DEL может содержать маршрут, конкретное имя удаляемого файла или шаблон имен.

C:\>del \work\*.txt В каталоге WORK удаляются все файлы, имеющие тип ТХТ.

C:\>del work Удалены все файлы подкаталога WORK (если только в текущем каталоге нет обычного файла с именем WORK).

TYPE

TYPE [н:][маршрут]имя_файла[.тип] В имени файла символы * и ? не допускаются.

Команда TYPE используется для вывода содержимого файла на экран.

Имени может предшествовать префикс, указывающий местонахождение файла. Разумеется, с помощью команды TYPE на экране можно увидеть осмысленный текст лишь в том случае, если в файле содержится информация, закодированная в соответствии со стандартом ASCII или его модификацией. Каждый байт хранимой информации должен представлять собой букву, цифру или знак, представимые на экране.

Примеры:

C:\>typc prog I. asm

C:\>type \work\docum.txt

DIR

DIR [н:][имя_файла[.тип]][/Р][/W]

Команда выдаёт информацию об элементах каталога (файлах и подкаталогах) - их имена, расширения, длину в байтах (для файлов), признак подкаталога (для подкаталогов), время и дату создания, а также метку диска и объём свободного пространства на нём в байтах.

Параметр /Р задаёт "постраничную" выдачу каталога размером с экран.

Параметр /W служит для компактной выдачи каталога.

Простейшее использование команды DIR без параметров приводит к выводу на экран текущего каталога. C:\>dir

Создание нового подкаталога может быть произведено в любом текущем каталоге.

MD

Применим команду MD для создания в WORK подкаталога PRO: C:\WORK>md pro

Вновь созданный подкаталог можно заполнять файлами. Пока в подкаталоге зарегистрирован хотя бы один файл, удалить его нельзя.

RD

RD [н:]маршрут / RMDIR [н:]маршрут. Каталог должен быть пуст, т.е. содержать лишь элементы "."

Текущий и корневой каталоги не могут быть удалены.

Удаление подкаталога осуществляется командой RD. При этом можно производить удаление в любом каталоге.

C:\WORK>rd pro Удаляет подкаталог PRO из текущего каталога WORK.

C:\DOC>rd\work\pro Удаляет тот же подкаталог, хотя текущим в этот момент является каталог DOC