Контрольные вопросы

1. Определите смысл основных понятий «программа», «программное обеспечение», «задача», «приложение».

2. Какие этапы включает процесс создания программ? Какие основные характеристики функциональных задач уточняются на этапе постановки задачи на программирование?

3. В чем заключается алгоритмизация решения задачи? Какими основными свойствами должен обладать алгоритм?

4. Определите основные характеристики программ. Какими характеристиками качества обладают программные продукты?

5. Какие цели преследуются при защите программных продуктов?

6. Как классифицируется программное обеспечение персональных компьютеров?

7. Какие средства включает системное программное обеспечение?

8. Что включает в себя инструментарий технологии программирования?

9. Что относится к пакетам прикладных программ?

10. Определите назначение и функции операционных систем персональных компьютеров?

11. Как развивались операционные системы персональных компьютеров?

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Обзор возможностей операционных систем персональных эвм unix

ОСUNIXпоявилась в период развития мини-компьютеров в начале 70-х годов ХХ века. В 1969 г. исследовательская фирмаBell LabsконцернаAT&Tприступила к разработке новой компактной ОС для 18-разрядного мини-компьютераDEC PDP-7корпорацииDigital Equipment. Первоначально система была написана на ассемблере и датой рожденияUNIXсчитается 1 января 1970 года. Однако в 1973 ее переписали на языке C, разработка которого велась в той же Bell Labs. Тогда же состоялось официальное представление операционной системы. Ее авторами стали сотрудникиBell LabsКен Томпсон (Ken Tompson) и Деннис Ритчи (Dennis М. Ritchie), назвавшие свое детище «универсальной ОС с разделением времени (time-sharing)». В 1983 г. Кен Томпсон и Деннис Ритчи были удостоены премии Тьюринга за создание UNIX.

В основу UNIX легла иерархическая файловая система. Каждый процесс в UNIX рассматривался как последовательное исполнение программного кода в рамках автономного адресного пространства, а работа с устройствами трактовалась как работа с файлами. В первой же версии, написанной на ассемблере, было реализовано ключевое понятиепроцесса, позднее появилисьсистемные вызовы(fork,wait,execиexit). В 1972 г. за счет введения каналов (pipes) была обеспеченаконвейерная обработка данных.

В концу 1970-х годов UNIXиз узкого проекта превратилась в популярную ОС, чему в немалой степени способствовали льготные условия ее распространения в университетской среде.UNIXустанавливали на многие аппаратные платформы, начали появляться ее разновидности. С течением времениUNIXстала стандартом не только для профессиональных рабочих станций, но и для крупных корпоративных систем и ответственных комплексов. Надежность и гибкость настроекUNIXснискали ей широкую популярность, особенно среди системных администраторов. Она сыграла активную роль в распространении глобальных сетей, и, прежде всего, Internet.

Благодаря политике раскрытия исходных текстов получили распространение многочисленные бесплатные диалекты ОС UNIX, работающие прежде всего на платформе Intel х86 (Linux,FreeBSD,NetBSD,OpenBSD). Полный контроль над текстами сделал возможным создание систем с особыми требованиями к производительности и безопасности. UNIX ассимилировала и элементы других операционных систем, в результате чего были выработаны программные интерфейсыPOSIX,Х/Ореn.

Существуют две независимо развиваемые ветви UNIX—System VиBerkeley, на основе которых формируются диалектыUNIXиUNIX-подобные системы.

BSD 1.0, ставшая основой некоммерческих диалектовUNIX, была выпущена в 1977 г. в Калифорнийском университете в Беркли на основе исходных текстовUNIX V6.

В 1982-83 годах в UNIX System Laboratories(USL) были выпущены первые коммерческие диалектыUNIX—System IIIиSystem V.UNIX System Vлегла в основу большинства последующих коммерческих версий.

В 1993 г. компания AT&Tпродала права наUNIXвместе с лабораториейUSLкомпанииNovell, которая на базеSystem Vразработала диалектUNKWare, принадлежащий фирмеSanta Cruz Operationпод названиемSCO UNIXWare. Товарный знакUNIXпринадлежит сейчас компанииX/Open Company.

UNIX получила широкое распространение прежде всего благодаря способности работать на разных аппаратных платформах — переносимости(portability), илимобильности. Проблема мобильности в UNIX была решена путем унификации архитектуры ОС и использования единой языковой среды. Разработанный вAT&T Bell LabsязыкСстал связующим звеном между аппаратной платформой и операционной средой.

Многие проблемы переносимости в ОС UNIX были решены за счет единого программного и пользовательского интерфейса. Правда, возникла проблема согласования многочисленных диалектов UNIX, решением которой занимаются две организации:

• комитет IEEE по стандартам переносимых приложений (PASC, Portable Applications Standards Committee);

• X/Open Company (The Open Group).

Эти организации разрабатывают стандарты, дающие возможность для интеграции разнородных ОС, в том числе не имеющих отношения к UNIX(IEEE PASC—POSIX 1003,X/Open—Common API). Так, POSIX-совместимыми являютсяOpen-VMS,Windows NT,OS/2.

В основе переносимости UNIX как системы, ориентированной на широкий спектр аппаратных платформ, лежит модульная структура с центральным ядром. Первоначально ядро UNIX содержало обширный набор средств, отвечающих за диспетчеризацию процессов, распределение памяти, работу с файловой системой, поддержку драйверов внешних устройств, сетевых средств и средств обеспечения безопасности.

В дальнейшем путем выделения из традиционного ядра минимально необходимого набора средств сформировалось так называемое микроядро(microkernel). Наиболее известные реализации микроядер UNIX —Amoeba,Chorus(Sun Microsystems),QNX(QNX Software Systems). МикроядроChorusзанимает 60 Кбайт,QNX— 8 Кбайт. На основе QNX разработано 30 Кбайт POSIX-совместимое микроядроNeutrino. В Университете Карнеги — Меллона в 1985 г. было разработано микроядроMach, использованное вNeXT OS(NeXT),MachTen(Mac),OS/2,AIX(дляIBM RS/6000),OSF/1,Digital UNIX(дляAlpha),Windows NTиBeOS.

В Украине ОС UNIXприменяется в первую очередь как сетевая технология и единая операционная среда для разных компьютерных платформ. На основе UNIX формируется инфраструктура украинской Internet.

Несмотря на универсальность ОС UNIX, значительная часть аппаратных средств (в основном ПК) поглощена семействомWindowsкомпанииMicrosoft. Microsoft ведет политику вытесненияUNIXи в области корпоративных систем, где ее ОСWindows NT/2000/XPуже стали реальным конкурентом UNIX. В рамках сотрудничества сDigital Microsoftведет разработку программыAUConnect for UNIX, а компанияSoftway Systemsна основе исходных текстов ядраWindows NT, создает ОСOpenNT, способную обеспечить полноценную совместную работу UNIX- и Windows-приложений.

UNIXпо-прежнему сохраняет позиции в области ответственных систем (mission-critical systems) с высокой степенью масштабируемости и отказоустойчивости, где Windows заметно уступает. Опираясь наUNIX, продолжают развиваться новые ОС (например,RhapsodyиBeOS).

Традиционная ОС UNIXв дальнейшем будет совершенствоваться за счет масштабирования на базе кластеризации, перехода на 64-разрядную архитектуруMerced(IА-64) и повышения надежности. По соглашению, заключенному междуHewlett-Packard,NECиHitachi, в новом поколении ОСHP-UXбудет использована технология3DA, обеспечивающая самовосстановление системного ПО после ошибок и сбоев. Основные производители ПО (за исключением IBM, развивающей свою 64-разрядную платформу) ведут подготовку нового поколения диалектов UNIX для платформы Merced.

Возможно, из-за принципиальных различий между Windows NTиUNIXна рынке появятся совершенно новые ОС. В этой связи следует отметить ОСSpring,GrailиBeOS.

ОС Spring, создаваемая в лабораторияхSun, опирается на объектный подход, реализованный с помощью языка описания интерфейсовIDL. Spring базируется на микроядре (оно называетсяNucleus) и ориентируется на распределенную среду и файловую системуUNIX.

ОС Grailтакже оперирует объектами, но работает не с процессами, а с автоматами, обладающими собственным контекстом. При этом автомат рассматривается как виртуальный процессор, порождающий внешние клиент-серверные объекты и исполняющий программные потоки (threads).

BeOSспособна работать на Intel х86 и обеспечивать эмуляциюMacOS.BeOSпостроена на микроядреMachи использует UNIX-подобный интерфейсshell. Главная особенностьBeOSкак объектно-ориентированной ОС — эффективное исполнение мультимедиа-приложений.

Linux

Linux- 32-разрядная UNIX-подобная ОС, способная работать на широком спектре компьютерного оборудования и объединяющая функции настольной и серверной ОС.

В 1991 г. финский студент Линус Торвальдс написал для своей дипломной работы ядро UNIX-подобной ОС. Ядро получилось настолько удачным, что у Торвальдса возникла идея написания полностью бесплатного варианта UNIX. 17 сентября 1991 года считается днем рождения Linux. Именно в этот день появилось ядро программы с номером версии 0.01. Система сразу приобрела множество поклонников, и многие программисты включились в работу над ней, дописывая нужные им функции или программы. Благодаря этомуLinuxочень динамично развивается и совершенствуется. Система надежна, доступна и широко поддерживается ведущими компаниями компьютерной отрасли (Intel,Sun,Corel).

Родоначальник LinuxЛинус Торвальдс создал лишь ядро операционной системы, все остальное — утилиты для подготовки жесткого диска к работе, инсталляции и настройки системы, текстовые и графические оболочкиKDE,Gnome— создавались независимыми разработчиками и даже целыми фирмами. Чтобы заставить эти программы работать вместе, разработаны специальные правила и лицензии по созданию и распространению программ. Например, открытая лицензияGNUпозволяет переносить программы между различными ОС, включая и Windows.

Большое количество независимых разработчиков Linuxнеизбежно привело к разнообразию ее дистрибутивов. В отличие от Windows даже дистрибутивы с одинаковыми параметрами могут различаться в своих возможностях и удобстве пользования. Наиболее популярными дистрибутивами в Украине являютсяRedHat,Debian,SuSE,Mandrake,KSI,BlackCatиSlackware.

В мире Linuxсложились свои традиции и правила, касающиеся не только способов распространения ОС и программ для нее, но и документирования программного обеспечения. В частности, большинство программ поставляется с сходными текстами, снабжено авторскими комментариями и так называемымиHOWTO(текстовыми файлами с инструкциями, как использовать программу и как решать возникающие проблемы).

Linuxявляется многопользовательской системой и допускает одновременную работу нескольких пользователей. Их права определяются уровнями доступа. Каждый пользовательский процесс полностью автономен и не мешает другим, поскольку пользователь работает с отдельной консолью.

BeOS

BeOS- ОС для настольных ПК, разработанная компаниейBe. Первая версияBeOSбыла выпущена в 1997 г. для процессоровPowerPC.BeOSизначально подавалась как альтернатива существующим настольным ОС. Она поддерживала многопроцессорность, обладала качественно реализованной вытесняющей многозадачностью. ИнтерфейсBeOSвобрал в себя лучшие черты операционных системWindows 95иMacOS, предоставив пользователю и Windows-подобные контекстные меню, и MacOS-подобный метод управления окнами, а также целый спектр уникальных функций.

В 1998 г. появилась редакция BeOSдля процессоров Intel, которая обладала свойствами версии для PowerPC. Однако степень оптимизации для платформы Intel была невысокой, кроме того, устанавливатьBeOSна многие специфические системы компьютеров оказалось затруднительным из-за разнообразия оборудования и отсутствия драйверов. Этот недостаток разработчикам удалось преодолеть в четвертой версии ОС.BeOSдля x86-платформы оказалась вполне конкурентоспособной, аBeOS 4.5стала одним из лучших средств для работы с мультимедиа-приложениями. Наличие специализированных API-функций делало простым создание приложений для работы с графикой, оцифрованным видео, музыкой и речью. Простая и мощная внутренняя организация, отличная многозадачность, встроенные средства обработки мультимедиа-данных позволяютBeOSбыстро обрабатывать огромные массивы информации — от потокового видео до гигантских по размеру изображений. Поддержка разнообразных сетевых протоколов позволяет интегрироватьBeOSв корпоративную сеть.

Количество приложений для BeOSпостоянно растет, и не только за счет портирования программного кода с других платформ, но и за счет собственных приложенийBeOS. Однако отсутствие целого ряда необходимых инструментов, например, офисных и деловых пакетов, профессиональных графических приложений, а также некачественная поддержка сетевых и Интернет-функций, делаютBeOSпока только примером новых технологий.

В 2000 г. началось распространение новой версии операционной системы BeOS 5.0в двух редакциях:

• BeOS Personal Edition— персональная редакция – распространяется бесплатно, и каждый желающий может загрузить ее с сайтаfree.be.com;

• BeOS Pro Edition– профессиональная редакция.

Редакции отличаются друг от друга способом установки, а также в персональной редакции нет компилятора и средств для разработки приложений, RealPlayer G2, кодировщика Indeo 5 для видео.

Установка персональной редакции BeOSпроста и проходит достаточно быстро. Загружаемый из Интернета 40-мегабайтный модульBeOSработает под Windows и включает в себя средствоInstall Shield, позволяющее как устанавливать программные продукты, так и удалять их.

Персональная редакция BeOS 5.0устанавливается в виде файла размером 500 Мбайт. Она может быть установлена на отдельный раздел диска, в том числе на «чистый» жесткий диск, и в дальнейшем использоваться без ограничений.

В версии BeOS 5.0улучшена поддержка периферийных устройств — принтеров, графических и аудиокарт. Внесены изменения во внутренние компоненты операционной системы, в частности, улучшена работа программыTracker, играющей вBeOSту же роль, что и«Проводник»вWindows. Средства для монтирования дисков выгодно отличают BeOS от других ОС. ВBeOS 5.0может производиться доступ к файлам не только с разделовFATиFAT32, но и с разделовNTFS,NTFS 5(Windows 2000) иEXT2FS(файловая системаLinux). Добавлена поддержка USB, файловой системы DVD-дисков, кардинально пересмотрена работа с принтерами (обеспечена поддержка нескольких сот моделей). Процедура подключения к Интернету значительно упростилась. ОС способна определить модем, сетевые карты и быстро сконфигурировать параметры подключения. ВBeOS 5.0не включены некоторые новейшие технологии и приложения, например,Java,OpenGL, сетевой стекBSD(BONE), Web-браузерOperaиMacromedia Flash. Их поддержка запланирована в одном из обновлений BeOS.

BeOSотличает качественное и производительное объектно-ориентированное ядро. Базовые сервисы и компоненты системы построены на основе объектного языкаC++. Использование наследования классов и повторного использования кода на уровне системы упрощает архитектуру приложений и значительно уменьшает время, затрачиваемое на разработку. В комплект сBeOS 5.0входит полный набор средств для разработчика приложений под названиемBeIDE, включающий в себя компиляторы (GCCдля систем с процессорами x86 иCodeWarriorдля PowerPC), отладчики, дополнительные библиотеки, подробную документацию, примеры программ.

Функции APIBeOSсовместимы сPOSIXи позволяют портировать существующие приложения, написанные под различные ОС. Благодаря поддержкеPOSIXмногие утилиты для командной строки становятся доступными для использования вBeOS. Часть стандартных утилит включена в поставку, а остальные могут быть загружены из Интернета. ПлюсомBeOS 5.0является доступность исходных текстов большей части ОС, большинства приложений, драйверов и самих средств разработки приложений. 64-битная журнальная файловая системаBFS(Be File System) позволяет создавать и работать с очень большими файлами. Журнал, который ведетсяBeOS, обеспечивает быстрый возврат работоспособности системы после сбоев, нарушающих целостность хранящихся на диске файлов.

Особенностью BeOSявляется и улучшенный подход к идентификации файлов данных. Помимо традиционной привязки расширения файла к приложению, вBeOSприменяется идентификация, основанная на так называемых MIME-типах, — достаточно стандартизированный способ идентификации файлов и связи их с приложениями.

BeOSиспользует стандартные, мало отличающиеся от принятых в Windows подходы при взаимодействии с пользователем. На Рабочем столе (Desktop) располагаются значки для доступа к дискам, программам и файлам. При необходимости можно использовать несколько Рабочих столов. Управление файлами возложено на программуTracker, подобную Проводнику Windows. Она отвечает за отображение содержимого Рабочего стола, открытие и отображение информации в окнах, поиск файлов. С помощью системного менюBeOSможно получать доступ к приложениям и программам настройки системы. Пункты менюRecent DocumentsиRecent Applicationsпозволяют получить быстрый доступ к последним использовавшимся приложениям и документам.

В BeOS 5.0входит Web-браузерNetPositive, однако последний не поддерживает на должном уровнеCSS(Cascade Style Sheet) и языкJavaScript.

Система BeOSизначально рассчитана на многоязыковую поддержку, работает с Unicode-шрифтами. Для русификации и украинизации вBeOSсуществует специальная программа-переключатель клавиатуры.