Учебное пособие 800564

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

О.Б. Кремер Л.В. Холопкина

ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ ПО СИСТЕМНОМУ ПРОГРАММНОМУ ОБЕСПЕЧЕНИЮ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2014

1

УДК 681.3

Кремер О.Б. Лабораторный практикум по системному программному обеспечению: учеб. пособие [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (5,5 Мб) / О.Б. Кремер, Л.В. Холопкина. - Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014. – 1 электрон. опт. диск

(CD-ROM) : цв. – Систем. требования : ПК 500 и выше ; 256 Мб ОЗУ ; Windows XP ; SVGA с разрешением 1024x768 ; Adobe Acrobat ; CD-ROM дисковод ; мышь. –

Загл. с экрана. – Диск и сопровод. материал помещены в контейнер 12х14 см.

В учебном пособии рассматриваются основные теоретические вопросы по организации операционных систем, принципам управления системными ресурсами и этапам построения трансляторов, даны постановки задач, краткие теоретические сведения, ход выполнения задания, а также представлены примеры выполнения некоторых заданий по лабораторным работам.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 230100.62 «Информатика и вычислительная техника» (профиль «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети»), дисциплине «Системное программное обеспечение».

Табл. 10. Ил. 89. Библиогр.: 13 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. С.Л. Подвальный

Рецензенты: кафедра вычислительной математики и прикладных информационных систем Воронежского государственного университета (зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. Т.М. Леденева); д-р техн. наук, проф. В.Ф. Барабанов

©Кремер О.Б., Холопкина Л.В., 2014

©Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014

2

ВВЕДЕНИЕ

Внастоящее время важным направлением разработки системного программного обеспечения является создание программных приложений для управления ресурсами операционной системы. Для решения данной задачи следует знать основные принципы построения операционных систем, специфику их архитектуры, классификацию системных ресурсов и способы управления ими.

Другое направление разработки системного программного обеспечения - построение трансляторов для языков программирования.

Главной целью данного пособия является описание выполнения заданий лабораторных работ, а также изложение кратких теоретических сведений по темам дисциплины «Системное программное обеспечение», которые необходимы для выполнения лабораторных работ.

Впрактикуме представлены задания по организации управления ресурсами операционной системы, рассмотрено применение функций API в ходе разработки приложений.

Раздел дисциплины, связанный с построением трансляторов, представлен такими заданиями, как построение таблицы идентификаторов на этапе лексического анализа, проектирование лексического анализатора.

Пособие соответствует типовой программе по дисциплине «Системное программное обеспечение» и предназначено для студентов очной полной и сокращенной форм обучения.

3

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1. РЕАЛИЗАЦИЯ ИНТЕРФЕЙСА ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ В ОПЕРАЦИОННЫХ СИСТЕМАХ

Цель работы: получить представление о реализации интерфейса пользователя в различных операционных системах.

Для выполнения лабораторной работы требуется написать программы, демонстрирующие символьный и графический интерфейсы пользователя в операционных системах.

Краткие теоретические сведения

Основные понятия системного программного обеспечения

Место и назначение системного программного обеспечения (СПО) в вычислительной системе (ВС) представлено на рис.1, где АО – это аппаратное обеспечение, ПО - программное обеспечение.

Рис. 1. Место и назначение СПО

4

Обобщенная структура ПО ВС представлена на рис.2.

Рис. 2. Обобщенная структура ПО ВС

Состав СПО представлен на рис. 3. Рассмотрим каждый компонент СПО.

5

Рис. 3. Состав СПО

Операционная система (ОС) – это комплекс управляющих и обрабатывающих программ, который

выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами;

предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов ВС и организации надежных вычислений.

Пример состава ОС представлен на рис. 4.

Рис. 4. Состав ОС

6

Типичные функции ядра ОС (рис. 5):

организация взаимодействия пользователя с компью-

тером;

управление распределением ресурсов;

обеспечение требуемого режима функционирования

ЭВМ;

запуск и контроль выполнения системных и прочих программ;

слежение за выполнением операций обмена данными;

управление файлами.

Рис. 5. Ядро ОС в ВС

Система управления файлами (СУФ) предназначена для организации более удобного доступа к данным, представленным в виде файлов.

7

Благодаря СУФ вместо низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов нужной записи используется логический доступ с указанием имени файла и записи в нем. Пример реализации СУФ представлен на рис. 6.

Рис. 6. Пример реализации СУФ

Дополнительные интерфейсные оболочки имеют ос-

новное назначение:

расширить возможности по управлению ОС;

изменить встроенные в систему возможности. Например, варианты графического интерфейса X Window

всистемах семейства UNIX или разнообразные варианты интерфейсов для семейства ОС Windows.

Компоненты инструментальной среды программиро-

вания следующие:

система программирования;

язык программирования высокого уровня;

8

алгоритмический язык;

проблемно-ориентированный язык;

машинный язык;

язык ассемблера.

Утилиты - специальные системные программы, с помощью которых можно:

обслуживать саму ОС;

подготавливать для работы носители данных;

выполнять перекодирование данных;

осуществлять оптимизацию размещения данных на носителе;

выполнять разбиение жестких дисков на логические разделы,

форматировать диск и т.д.

Подсистемы управления ресурсами

Наиболее важные подсистемы управления:

процессами,

памятью,

файлами,

внешними устройствами.

Общие подсистемы для всех ресурсов:

пользовательского интерфейса,

защиты данных,

администрирования.

Управление процессами

Для каждой выполняемой программы ОС организует один или более процессов.

Подсистема управления процессами:

9

планирует очередность выполнения процессов;

обеспечивает их необходимыми ресурсами;

осуществляет взаимодействие и синхронизацию про-

цессов.

Управление памятью

Подсистема управления памятью производит:

распределение физической памяти между процессами,

загрузку и удаление программных кодов и данных процессов в отведенные им области памяти,

настройку адресно-зависимых частей кодов процесса на физические адреса выделенной области,

защиту областей памяти каждого процесса.

Управление файлами

Файл – простая неструктурированная последовательность байтов, имеющих символьное имя.

Файловая система:

преобразует символьные имена файлов, с которыми работает пользователь, в физические адреса данных на дисках;

организует совместный доступ к файлам;

защищает файлы от несанкционированного доступа.

Управление внешними устройствами

Функции управления внешними устройствами возлагаются на подсистему ввода-вывода.

Программа, управляющая конкретной моделью внешнего устройства и учитывающая все его особенности, называ-

ется драйвером.

Одной из наиболее важных задач ОС является поддержание высокоуровневого унифицированного интерфейса при-

10