Билет №40. Классификация программного обеспечения.

Программное обеспечение – это совокупность программ с соответствующей документацией, предназначенных для решения задач на ПК. Компьютерная программа – один из компонентов программного обеспечения; она представляет собой последовательность инструкций, предназначенных для исполнения устройством управления компьютера. Компьютерные программы как объект интеллектуальной собственности относятся к категории нематериальных активов. Понятие "программное обеспечение" фактически отождествляется с более общим понятием – "программный продукт". Под программным продуктом понимается программа, которую независимо от ее разработчиков можно использовать в предусмотренных целях на разных компьютерах, если только они удовлетворяют ее системным требованиям. Сформулированное определение верно не только для отдельной программы, по и для программного комплекса. При этом, когда мы говорим о возможности использования, то имеем в виду сразу несколько обстоятельств:

• программа в состоянии нормально функционировать не только на компьютере у автора, но и в рамках любой подходящей системы:

• автор (или иной правообладатель) на определенных условиях позволяет распространять и использовать программу;

• человек, получивший в распоряжение дистрибутив программы, сможет самостоятельно установить и полноценно применять ее.

Программное обеспечение часто называют софт от английского слова software, впервые примененного математиком Джоном Тьюки в 1958 г. Программное обеспечение входит в состав комплексного обеспечения ПК наряду с техническим (аппаратным), математическим, информационным, лингвистическим, организационным и другими видами обеспечения.

Классы ПО:

Программное обеспечение принято подразделять по назначению на системное, прикладное и инструментальное.

Работа: Системное ПО координирует работу различных компонентов компьютера и играет роль посредника между прикладными программами и техническими средствами ПК. Главной составляющей системного программного обеспечения, управляющего работой компьютера, является операционная система – ОС.

Билет №41. Системное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение – комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление такими компонентами вычислительной системы, как процессор, оперативная память, устройства ввода-вывода, сетевое оборудование и др.

Системное программное обеспечение выступает в роли "межслойного интерфейса". С одной стороны, этого "межслойного интерфейса" – аппаратура компьютера, а с другой – приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное ПО не решает конкретных прикладных задач пользователя, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д.

Билет №42. Bios. Uefi. Post.

BIOS — это базовая система ввода-вывода. Это программа низкого уровня, хранящаяся на чипе материнской платы компьютера. BIOS загружается при включении компьютера и отвечает за пробуждение его аппаратных компонентов, убеждается в том, что они правильно работают, а потом запускает программу-загрузчик, запускающую операционную систему.

UEFI – интерфейс между операционной системой и микропрограммами, управляющими низкоуровневыми функциями оборудования, его основное предназначение: корректно инициализировать оборудование при включении системы и передать управление загрузчику или непосредственно ядру операционной системы.

POST – один из многих методов запроса, поддерживаемых HTTP протоколом, используемым во Всемирной паутине. Метод запроса POST предназначен для запроса, при котором веб-сервер принимает данные, заключённые в тело сообщения, для хранения. На экране настройки BIOS можно изменять множество параметров. Аппаратная конфигурация компьютера, системное время, порядок загрузки. Этот экран можно вызвать в начале загрузки компьютера по нажатию определённой клавиши – на разных компьютерах она разная, но часто используются клавиши Esc, F2, F10, Delete. Сохраняя настройку, вы сохраняете её в памяти материнской платы. При загрузке компьютера BIOS настроит его так, как указано в сохранённых настройках. Перед загрузкой ОС BIOS проходит через POST, самотестирование после включения. POST выполняется программами, входящими в BIOS материнской платы. Функции, аналогичные POST компьютера, характерны для многих современных электронных устройств — от ПЛК до смартфонов.

Сокращённый тест включает:

• Проверку целостности программ BIOS в ПЗУ, используя контрольную сумму.

• Обнаружение и инициализацию основных контроллеров, системных шин и подключённых устройств (графического адаптера, контроллеров дисководов и т. п.), а также выполнение программ, входящих в BIOS устройств и обеспечивающих их самоинициализацию.

• Определение размера оперативной памяти и тестирования первого сегмента (64 килобайт).

Полный регламент работы POST:

• Проверка всех регистров процессора;

• Проверка контрольной суммы ПЗУ;

• Проверка системного таймера и порта звуковой сигнализации;

• Тест контроллера прямого доступа к памяти;

• Тест регенератора оперативной памяти;

• Тест нижней области ОЗУ для проецирования резидентных программ в BIOS;

• Загрузка резидентных программ;

• Тест стандартного графического адаптера (VGA или PCI-E);

• Тест оперативной памяти;

• Тест основных устройств ввода;

• Тест CMOS

• Тест основных портов LPT/COM;

• Тест накопителей на гибких магнитных дисках (НГМД);

• Тест накопителей на жёстких магнитных дисках (НЖМД);

• Самодиагностика функциональных подсистем BIOS;

Выбор между прохождением полного или сокращённого набора тестов при включении компьютера можно задать в программе настройки базовой системы ввода-вывода, Setup BIOS.

В большинстве персональных компьютеров в случае успешного прохождения POST системный динамик издаёт один короткий звуковой сигнал, в случае сбоя — различные последовательности звуковых сигналов, позволяющие определить причину неисправности.

Кроме того, BIOS генерирует код текущего состояния загрузки (и, в случае сбоя, соответственно ошибки), который можно узнать при помощи комбинации светодиодов или семисегментных индикаторов (на некоторых материнских платах).

При загрузке компьютера по окончанию POST BIOS ищет Master Boot Record, или MBR — главную загрузочную запись. Она хранится на загрузочном устройстве и используется для запуска загрузчика ОС.

BIOS существует уже давно и эволюционировал мало. Даже у компьютеров с ОС MS-DOS, выпущенных в 1980-х, был BIOS. Конечно, со временем BIOS всё-таки менялся и улучшался. Разрабатывались его расширения, в частности, ACPI, Advanced Configuration and Power Interface (усовершенствованный интерфейс управления конфигурацией и питанием). Это позволяло BIOS проще настраивать устройства и более продвинуто управлять питанием, например, уходить в спящий режим. Но BIOS развился вовсе не так сильно, как другие компьютерные технологии со времён MS-DOS. У традиционного BIOS до сих пор есть серьёзные ограничения. Он может инициировать загрузку только с жёстких дисков объёмом не более 2,1 Тб. Сейчас уже повсеместно встречаются диски на 3 Тб, и с них компьютер с BIOS не загрузится. Это ограничение BIOS MBR. BIOS должен работать в 16-битном режиме процессора и ему доступен всего 1 Мб памяти. У него проблемы с одновременной инициализацией нескольких устройств, что ведёт к замедлению процесса загрузки, во время которого инициализируются все аппаратные интерфейсы и устройства. В 2007 Intel, AMD, Microsoft и производители PC договорились о новой спецификации Unified Extensible Firmware Interface (UEFI), унифицированный интерфейс расширяемой прошивки. Это индустриальный стандарт, обслуживаемый форумом UEFI.

UEFI заменяет традиционный BIOS на PC. На существующем PC никак нельзя поменять BIOS на UEFI. Нужно покупать аппаратное обеспечение, поддерживающее UEFI. Большинство версий UEFI поддерживают эмуляцию BIOS, чтобы вы могли установить и работать с устаревшей ОС, ожидающей наличия BIOS вместо UEFI – так что обратная совместимость у них есть. Новый стандарт обходит ограничения BIOS. Прошивка UEFI может грузиться с дисков объёмом более 2,2 Тб – теоретический предел для них составляет 9,4 зеттабайт. Это примерно в три раза больше всех данных, содержащихся в сегодняшнем Интернете. UEFI поддерживает такие объёмы из-за использования разбивки на разделы GPT вместо MBR. UEFI может работать в 32-битном или 64-битном режимах и её адресное пространство больше, чем у BIOS – а значит, быстрее загрузка. Также это значит, что экраны настройки UEFI можно сделать нагляднее, чем у BIOS, включить туда графику и поддержку мыши. Но это не обязательно. В UEFI встроено множество других функций. Она поддерживает безопасный запуск Secure Boot, в котором можно проверить, что загрузку ОС не изменила никакая вредоносная программа. Она может поддерживать работу по сети, что позволяет проводить удалённую настройку и отладку. В случае с традиционным BIOS для настройки компьютера необходимо было сидеть прямо перед ним. И это не просто замена BIOS. UEFI – это небольшая операционная система, работающая над прошивкой PC, поэтому она способна на гораздо большее, чем BIOS. Её можно хранить в флэш-памяти на материнской плате или загружать с жёсткого диска или с сети.

Перечисленные элементы относятся к так называемому базовому системному ПО.

Билет №43. Функции операционной системы.

Операционная система – это комплекс системных программ, обеспечивающих управление ресурсами ПК, а также отвечающих за загрузку и выполнение прикладных программ пользователя, взаимодействие с пользователями

Основными функциями современных ОС являются:

• загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;

• стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройствам ввода-вывода);

• управление оперативной памятью (распределение времени между процессами, создание виртуальной памяти);

• управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жесткий диск, компакт-диск и т.д.);

• пользовательский интерфейс;

• сетевые операции, поддержка сетевых протоколов.

Дополнительными функциями ОС являются:

• параллельное выполнение задач (многозадачность);

• взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация;

• защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей или приложений;

• разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (авторизация).

Современная ОС любого компьютера (мейнфрейма или ПК) – очень большая программа. Поэтому в оперативной памяти всегда хранится лишь часть ОС, называемая ядром (kernel). Бо́льшая же часть ОС хранится на жестком диске. Когда какая-либо часть операционной системы необходима для выполнения данного приложения, эта часть загружается с жесткого диска в ОЗУ. Диск, на котором хранится операционная система, называется системным (system disk).

Одна из основных обязанностей операционной системы – обеспечивать и поддерживать диалог пользователя с компьютером, что достигается с помощью пользовательского интерфейса. Интерфейс пользователя – это средства взаимодействия компьютера с пользователем.

У прошлых операционных систем, таких как DOS, интерфейс был реализован на базе командной строки. Для выполнения какой-либо операции пользователю нужно было набирать в командной строке соответствующие команды. Поскольку пользователю необходимо выполнять разные действия с программами и документами, требовалось помнить множество различных команд.

Современные операционные системы обладают графическим пользовательским интерфейсом (Graphical User Interface, GUI). Каждый объект системы, будь то документ или программа, отображается графическим символом, называемым пиктограммой или значком (icon). Сложный набор команд может быть выполнен несколькими щелчками мыши по пиктограммам. Графический пользовательский интерфейс помогает пользователю работать в многозадачном режиме, так как каждая запущенная программа отображается на экране в отдельной области – окне (window). Чтобы перейти из одного запущенного приложения в другое, достаточно просто щелкнуть мышью по любой части окна нужной программы. Многие графические пользовательские интерфейсы, чтобы облегчить пользователю ввод команд и данных, используют систему всплывающих экранных меню (pull-down menu) и дополнительные диалоговые окна.

Билет №44. Загрузчик OC. Драйверы.

Загрузчик операционной системы входит в состав системного программного обеспечения. Обеспечивает загрузку операционной системы сразу после включения компьютера.

Загрузчик операционной системы:

• обеспечивает необходимые средства для диалога с пользователем компьютера (например, загрузчик позволяет выбрать операционную систему для загрузки);

• приводит аппаратуру компьютера в состояние, необходимое для старта операционной системы;

• загружает операционную систему в ОЗУ. Загрузка операционной системы не обязательно происходит с жесткого диска. Загрузчик может получать операционную систему по сети;

• передает управление операционной системе.

Драйвер (driver) устройства – это компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства. Драйвер необходим для работы с любым устройством (как внешним, так и внутренним). Обычно с операционными системами поставляются драйверы для основных компонентов компьютера, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких как видеокарта или принтер) могут потребоваться специальные драйвера, обычно предоставляемые производителем устройства.

Билет №45. Многозадачность. Многопоточность..

Многозадачность – это механизм, позволяющий выполнять на компьютере несколько задач. В системах с поддержкой многозадачности компьютер используется более эффективно благодаря возможности одновременной загрузки в память не одной, а нескольких программ. В зависимости от типа компьютера применяется несколько подо в реализации этого механизма.

Рисунок - Система с поддержкой многозадачности

С разделением ресурсов процессора дело обстоит иначе, так как процессор может выполнять только одну операцию за цикл. Чтобы программы, находящиеся в ОЗУ, могли выполняться практически одновременно, процессор переключается с одной программы на другую. При этом на выполнение каждой из них выделяется определенный квант времени работы процессора (около двух миллисекунд).

Многопоточность – механизм, по основным принципам схожий с многозадачностью. В целях более эффективного использования ресурсов компьютера некоторые задачи делятся на отдельные потоки, каждому из которых также назначается приоритет и выделяется интервал процессорного времени. В некоторых операционных системах такие процессы получили название нитей. Благодаря многопоточности можно в одном приложении, например, в мультимедийном графическом редакторе, одновременно обрабатывать один объект, производить расчет траектории движения другого объекта и распечатывать третий. Многопоточность широко используется для печати. Чтобы не ждать, пока приложение обработает задание на печать, этот процесс выполняется в так называемом фоновом режиме