лекции / СПО

Основные понятия.

Системное программное обеспечение – программы и комплексы программ, являющиеся общими для всех, кто совместно использует технические средства компьютера и применяемые как для автоматизации разработки новых программ, так и для организации выполнения программ существующих.

СПО делят на группы:

Операционные системы;

• Системы управления файлами;

• Интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователя с оперативной системой и программной средой;

• Системы программирования;

• Улиты.

Операционные системы – комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые с одной стороны выступают как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачей, а с другой стороны предназначен для наиболее эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений.

Любой компонент прикладного программного обеспечения работает под управлением операционной системы.

Основные функции, которые выполняет операционная система:

• Прием от пользователя заданий или команд и их обработка;

• Прием и исполнение программных запросов на запуск, приостановку и остановку других программ;

• Загрузка в оперативную память подлежащих исполнению программ;

• Инициация программ (передача ей управления в результате чего процессор исполняет программу);

• Идентификация всех программ и данных;

• Обеспечение работы систем управления файлами и систем управления базами данных;

• Обеспечение режима мультипрограммирования, т.е. выполнение 2х или более программ на одном процессоре, создающее видимость их одновременного использования;

• Обеспечение функций по организации и управлению всеми операциями ввода-вывода;

• Распределение памяти и организация виртуальной памяти;

• Организация механизмов обмена сообщениями и данными между выполняющимися программами;

• Защита одной программы от влияния другой;

• Обеспечение сохранности данных;

• Обеспечение работы систем программирования.

Выполнение своих функций оперативная система осуществляет с помощью соответствующих программных комплексов управления, которые носят название супервизорных программ (супервизоры, менеджеры).

Супервизорная программа – машинная программа, являющаяся обычно частью оперативной системы, которая управляет выполнением других машинных программ и регулирует поток работ в системе управления данными.

Системы управления файлами предназначены для организации более удобного доступа к данным, организованным как файлы.

Благодаря системе управления файлами вместо низкоуровнего доступа с указанием конкретных физических адресов нужной записи используется логический доступ с указанием имени файла и записи в нем.

Все современные оперативные системы имеют системы управления файлами, а некоторые из них могут работать с несколькими системами управления файлами.

Системы управления файлами не существуют сами по себе – они разработаны для конкретных оперативных систем. Например – FAT-16 для DOS; FAT для WINDOWS NT; superFAT для OS/2.

Интерфейсные оболочки предназначены для расширения возможностей по управлению оперативной системой.

Системы программирования – комплекс программных средств, предназначенных для кодирования, тестирования и отладки программного обеспечения.

Утилиты – специальные системные программы, с помощью которых можно:

• Обслуживать саму оперативную систему;

• Подготавливать для работы носители данных;

• Выполнять перекодирование данных;

• Осуществлять оптимизацию размещения данных на носители.

Утилиты могут работать только в соответствующей операционной среде.

Основные принципы построения оперативной системы.

Принцип модульности отражает технологические и эксплуатационные свойства системы, предусматривая оформление функционально законченных комплектов оперативной системы в виде отдельных модулей.

Наибольший эффект от его использования достижим тогда, когда данный принцип распространен одновременно на оперативную систему, прикладные программы и аппаратуру.

Принцип функциональной избирательности:

В оперативной системе выделяется некоторая часть важных модулей, которые должны постоянно находиться в оперативной памяти для более эффективной организации вычислительного процесса. Эту часть оперативной системы называют ядром оперативной системы.

При формировании состава ядра учитывается 2 противоречивых требования:

• В состав ядра должны войти наиболее часто используемые модули;

• Объем памяти записываемый ядром должен быть как можно меньше.

В состав ядра как правило входят:

• Модули по управлению системой прерываний;

• Средства по переводу программ из состояния счета в состояние ожидания готовности и обратно;

• Средства по распределению таких основных ресурсов, как оперативная память и процессор.

• Программы ядра оперативной системы постоянно находятся в оперативной памяти и называются резидентными.

• Программы оперативной системы, подгружаемые в оперативную память по мере необходимости из внешней памяти, называются транзитными.

Принцип генерируемости оперативной системы.

Основное положение этого принципа определяет такой способ исходного представления центральной системой, управления программой оперативной системы, который позволял бы настраивать эту системную часть исходя из конкретной конфигурации аппаратных средств и круга решаемых задач.

Принцип функциональной избыточности учитывает возможность проведения одной и той же работы различными средствами.

Принцип совместимости– это возможность оперативной системы выполнять программы, написанные для другой оперативной системы или для более ранних версий данной оперативной системы.

Принцип открытости и наращиваемости оперативной системы.

Открытая оперативная система доступна для анализа как пользователям, так и системным специалистам, обслуживающим вычислительную систему.

Наращиваемые (модифицированные) оперативные системы позволяют вводить в свой состав новые модули или совершенствовать существующие, т.е. легко вводить дополнения и изменения не нарушая при этом целостности системы. Основная часть оперативной системы остается неизменной.

К открытым оперативным системам относится Linux.

Принцип мобильности (переносимости):

Оперативная система относительно легко должна переноситься с процессора одного типа на процессор другого типа и с аппаратной платформы одного типа на аппаратную платформу другого типа.

Написание переносимой оперативной системы основывается на некоторых правилах:

• Большая часть оперативной системы должна быть написана на языке, который имеется на всех системах, на которой планируется ее переносить (например, С)

• Свести к минимуму или исключить те части кода, которые непосредственно взаимодействуют с аппаратными средствами.

Принцип обеспечения безопасности вычислений.

Обеспечение безопасности при выполнении вычислений является желательным свойством для любой многопользовательской системы.

Правила безопасности определяют такие свойства как защита ресурсов одного пользователя от других и установление квот по ресурсам для предотвращения захвата одним пользователем всех системных ресурсов (например, память).

Обеспечение защиты информации от несанкционированного доступа является обязательной функцией сетевых оперативных систем.