Глава 3. Программное обеспечение компьютеров

3.1. Понятие и классификация программного обеспечения

Под программным обеспечением компьютера подразумевают набор программ, используемых системой и являющихся логическим продолжением аппаратных средств компьютера. Область применения компьютера определяет используемое программное обеспечение, которое можно разделить на следующие категории:

• прикладные программы - это программы, обеспечивающие выполнение задач пользователя в конкретной области;

• системные программы, включающие операционные системы и оболочки и выполняющие различные специальные функции, например: управление устройствами компьютера для их эффективного использования пользователем (процессором, системой памяти, периферийными устройствами), обеспечение интерфейса с пользователем, и многие другие, более детально рассматриваемые ниже;

• служебные программы (утилиты) – это комплекс встроенных в операционную систему или автономных программ для настройки и диагностики устройств компьютера, антивирусные программы, программы сжатия данных – архиваторы, драйверы, управляющие обменом данными с периферийными устройствами и многие другие;

• инструментальные программные системы, позволяющие разрабатывать пользователем программы решаемых задач на основе языков программирования, средств разработки и отладки программ ( трансляторы, библиотеки подпрограмм, отладчики).

3.2. Назначение и функции операционных систем пк

Операционная систе́ма (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программ, обеспечивающих управление всеми ресурсами компьютера и подключенными к нему устройствами, запуск прикладных программ, их взаимодействие между собой и с аппаратными средствами, а также диалог компьютера с пользователем. Операционная система автоматизирует процесс решения задач пользователя и освобождает его от деталей взаимодействия с аппаратурой, обеспечивая комфортный интерфейс с компьютером. В компьютерах используют операционные системы с различной архитектурой и функциональными возможностями и для их работы требуются разные компьютерные ресурсы, предоставляющие определенную степень сервиса для работы с аппаратными и программными средствами компьютера. После включения компьютера первой загружается в оперативную память операционная система.

С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами для персональных компьютеров и серверов являются ОС семейства Microsoft Windows, системы семейства UNIX, особенно GNU/Linux. ОС включает следующие основные модули:

• ядро, выполняющее перевод с программного языка на язык компьютера, то есть в двоичные машинные коды и называемого командным интерпретатором;

• драйверы для управления устройствами компьютера и библиотеки, которые используют операционные системы, и другие программы, входящие в ее состав. Драйверы для многих стандартных устройств компьютера формируют базовую систему ввода-вывода BIOS – Base Input Output System, которая, как правило, хранится в энергонезависимой флэш-памяти . BIOS выполняет множество функции ввода-вывода информации. Также BIOS обеспечивает автоматическое тестирование основных аппаратных средств компьютера после его включения, вызывает блока начальной загрузки операционной системы.

• интерфейсные модули для взаимодействия пользователя с компьютером. Сегодня основным является графический интерфейс, используемый практически любой ОС. Процессор командного языка обрабатывает команды, поступающие в операционную систему от пользователя.

Операционная система компьютеров общего назначения в отличие от специализированных хранится на дисках и при включении компьютера она загружается с диска в оперативную память специальной программой загрузки, хранящейся в базовой системе ввода - вывода. Основными функциями операционной системы являются следующие:

• обеспечение взаимодействия с пользователем - пользовательский интерфейс;

• загрузка программ в оперативную память и управление процессом их выполнения;

• управление файловой системой и диспетчирование задач, выполняемых на компьютере

• управление обменом информацией между различными устройствами компьютера, управление периферийными устройствами, распределение ресурсов компьютера, управление виртуальной памятью (распределение задач);

• стандартизованный доступ к периферийным устройствам ввода-вывода;

• установка и удаление программ.

Операционные системы способны обеспечивать пакетный или диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме операционная система автоматически выполняет выбранную программу, а в диалоговом режиме ожидает команды пользо­вателя и, получив их, переходит к выполнению, а затем возвращается в режим ожидания следующей команды.

Операционные системы можно классифицировать по следующим основным признакам:

• число пользователей, одновременно работающих в системе: многопользовательские и однопользовательские;

• число задач, одновременно выполняемых в системе: однозадачные и многозадачные, например: выполнять печать, набирать тексты, слушать аудио информацию и т.п.

• количество поддерживаемых процессоров: однопроцессорные и многопроцессорные;

• используемая файловая система;

• разрядность используемого кода: 32-, 64-разрядные;

• способ запуска ОС (дисковые OS-2, UNIX, Windows или недисковые ОС для специализированных управляющих компьютеров, хранящих операционную систему в флэш-памяти);

• тип интерфейса пользователя: командная строка или объектно-ориентированный графический интерфейс пользователя (GIU - Graffic Interface User);

• способ доступа пользователя к компьютеру: пакетная обработка, обработка в режиме разделения времени, операционные системы реального времени);

• вид использования ресурса: локальный или сетевой.

С развитием сетей и внедрением ПК в офисы потребовалась поддержка работы нескольких пользователей на одном компьютере и для настройки системы под пользователя хранятся различные профили. В случае реальной многопользовательской работы одновременно могут работать несколько человек на разных терминалах, но с одним ПК (Windows NT Terminal Server, Unix, Linux).

Еще одну группу составляют ОС, для которых не столько важен интерфейс, а важны характеристики быстродействия и надежности работы - это серверные ОС, например Windows NT Server, Novel Netware.

И последняя распространенная группа ОС - это ОС, встраиваемые в различные устройства, например, сотовые телефоны, органайзеры и прочие микроэлектронные устройства подобного класса, примером таких ОС можно назвать: Palm OS, Windows Mobile.