149

3. Системное программное обеспечение

Между отдельными программами математического или программного обеспечения (ПО) вычислительной системы, как и между ее узлами и бло­ками, существует тесная взаимосвязь. Такая взаимосвязь обеспечивается распределением ПО на несколько взаимо­действующих между собой уровней. Каждый вышележащий уровень, опираясь на программное обеспечение нижележащих уровней, повы­шает функциональность всей системы.

Взаимосвязь между уровнями и программами системного ПО можно представить с помощью схемы рис. 3.1. Эта схема составлена по аналогии со структурной схемой программного обеспечения всей вычислительной системы, рассмотренной в разделе 1.

Рис. 3.1. Уровни и программы системного программного обеспечения

Базовое ПОв архитектуре компьютера занимает особое положение.С одной стороны, его можно рассматривать как состав­ную часть аппаратных средств, с другой стороны, оно является одним из программных модулей операционной системы.

Основу системного ПО составляют программы, входящие в операционные системы(ОС) компьютеров. Задача таких программ – управление работой всех устройств вычислительной системы и организация взаимодействия отдельных процессов, протекающих в компьютере во время выполнения программ. Сюда относятся и программы, обеспечивающие отображение информации на дисплее в удобном для пользователя виде, диалоговые программы для общения на ограниченном естественном языке, а также системы трансляции, переводящие на машинный язык программы, написанные на языках программирования.

Другой комплекс программ – служебные. Это различные сервисные программы, используемые при работе или техническом обслуживании компьютера, – редакторы, отладчики, диагностические программы, архиваторы, программы для борьбы с вирусами и другие вспомогательные программы. Эти программы облегчают пользователю взаимодействие с компьютером. К этой группе системных программ примыкают программы, обеспечивающие работу компьютеров в сети. Они реализуют сетевые протоколы обмена информацией между машинами, работу с распределенными базами данных, телеобработку информации.

Вся совокупность системных программ образует ту программную среду, в которой работает компьютер. И чем богаче эта среда, чем активнее она пополняется новыми программами, тем продуктивнее становится работа на компьютере.

Однако в программную среду наряду с полезными могут входить и программы, нарушающие ее работу. Это различные программы для несанкционированного доступа к данным и программам, компьютерные вирусы и другие программные средства, с помощью которых "взламывается" защита программной среды.

Рассмотрим более подробно программы, входящие в системное программное обеспечение компьютера.

3.1. Базовое программное обеспечение

Базовое ПО или BIOS представляет программа, которая отвечает за управление всеми компонентами, установленными на материнской плате. Фактически BIOS является неотъемлемой составляющей системной платы и поэтому может быть отнесена к особой категории компьютерных компонентов, занимая промежуточное положение между аппаратурой и программным обеспечением.

Аббревиатура BIOSрасшифровывается какBasic Input/Output System– базовая система ввода/вывода. Раньше в системеIBMPCосновным назначениемBIOSбыла поддержка функций ввода-вывода за счет предоставления ОС интерфейса для взаимодействия с аппаратурой. В последнее время ее назначение и функции значительно расширились.

Второй важной функцией BIOSявляется про­цедура тестирования (POST,PowerOnSelfTest) всего установленно­го на материнской плате оборудо­вания (за исключением дополни­тельных плат расширения), проводимая после каж­дого включения компьютера. В про­цедуру тестирования входят:

• проверка работоспособности системы управления электро­питанием;

• инициализация системных ре­сурсов и регистров микросхем;

• тестирование оперативной па­мяти;

• подключение клавиатуры;

• тестирование портов;

• инициализация контроллеров, определение и подключение жестких дисков.

В процессе инициализации и тестирования оборудования BIOSсравнивает данные системной конфигурации с информацией, хранящейся вCMOS– специ­альной энергозависимой памяти, расположенной на системной плате. Хранение данных вCMOSподдерживается специаль­ной батарейкой, а информация обновляется всякий раз при изме­нении каких-либо настроекBIOS. Таким образом, именно эта па­мять хранит последние сведения о системных компонентах, теку­щую дату и время, а также пароль, на вход вBIOSили загрузку операци­онной системы (если он установлен). При выходе из строя, по­вреждении или удалении батарей­ки все данные вCMOS-памяти обнуляются.

Третьей важной функ­цией, которую BIOSвыполняет со временIBMPC, является загруз­ка ОС. Совре­менныеBIOSпозволяют загру­жать операционную систему не только с гибкого или жест­кого диска, но и с приводовCD-ROM,ZIP,LS-120,SCSI-кон­троллеров. Определив тип устройства загрузки,BIOSприступает к поиску програм­мы – загрузчика ОС на носителе или переадресует запрос на загрузку наBIOSдругого ус­тройства. Когда ответ получен, про­грамма загрузки помещается в оперативную память, откуда и происходит загрузка системной конфигурации и драйверов уст­ройств операционной системы.

С появлением процессоров PentiumBIOSстала выполнять еще одну функцию – управление по­требляемой мощностью, а с появ­лением материнских плат форм-фактора (стандартизированный размер) АТХ (AdvancedTechnologyeXtended– расширенная продвинутая технология) – и функцию включения и выключения источ­ника питания в соответствии со специфи­кациейACPI(AdvancedConfigu­rationandPowerInterface— про­двинутый интерфейс конфигури­рования и управления потребляе­мой мощностью). Существует так­же спецификацияАРМ(AdvancedPowerManagement— продвину­тое управление потребляемой мощностью). Отличие их состоит в том, чтоACPIвыполняется в основном средствами ОС, а АРМ — средствамиBIOS.

Фирм, занимающихся разра­боткой программного обеспече­ния для BIOS, очень мало. Из наиболее известных можно выделить три:AwardSoftware(AwardBIOS),AmericanMega­trends,Inc. (AMIBIOS) иMicroidResearch(MRBIOS). Но на подавляющем боль­шинстве компьютеров сегодня применя­ются различные версииBIOSкомпанииAwardSoftware. Пользовательский интер­фейс разных версий и разных производителейBIOSможет сильно отличаться, но системные вы­зовы строго стандартизированы.

Физически BIOSнаходится в энергонезависимой перепрограм­мируемой флэш-памяти, которая вставляется в специальную ко­лодку на материнской плате (на этой микросхеме есть яркая голографическая наклейка с логотипом фирмы – разработ­чика ПО дляBIOS).