3 Структура программного обеспечения компьютера

Как было отмечено выше, современный компьютер – это единство аппаратных средств и программного обеспечения. Компьютерная программа – это закодированная информация о действиях, которые предписывается выполнять компьютеру, алгоритм для исполнения компьютером, записанный или на языке машинных двоичных кодов, или на специальном языке программирования.

Чтобы на компьютере можно было решать задачи, нужна совокупность программ – программное обеспечение.

3.1 Классификация программного обеспечения

Под программным обеспечением (ПО, Software) понимается сово­купность программных средств для ЭВМ (систем ЭВМ), обеспе­чивающих функционирование, диагностику и тестирование их ап­паратных средств, а также разработку, отладку и выполнение любых задач пользователя с соответствующим документированием, где в качестве пользователя может выступать как человек, так и любое внешнее устройство, подключенное к ЭВМ и нуждающееся в ее вычислительных ресурсах.

К программному обеспечению относится также вся область деятельности по проектированию и разработке ПО:

• технология проектирования программ (например, нисходя­щее проектирование, структурное и объектно-ориентирован­ное проектирование и др.);

• методы тестирования программ;

• анализ качества работы программ;

• документирование программ;

• разработка и использование программных средств, облегча­ющих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.

Все программы по характеру использования и категориям пользователей подразделяют на два класса — утилитарные програм­мы и программные продукты (изделия).

Утилитарные программы («программы для себя») предназна­чены для удовлетворения нужд их разработчиков. Чаще всего утилитарные программы выполняют роль сервиса в технологии обработки данных либо являются программами решения функ­циональных задач, не предназначенных для широкого распрост­ранения.

Программные продукты (изделия, прикладное программное обеспечение) предназначены для удовлет­ворения потребностей пользователей, широкого распространения и продажи.

Программный продукт — комплекс взаимосвязанных про­грамм для решения определенной проблемы (задачи) массового спроса, подготовленные к реализации как любой вид промыш­ленной продукции.

Программные продукты можно классифицировать по разным признакам. Наиболее общей является классификация, в которой основополагающим признаком служит сфера (область) использо­вания программных продуктов:

• аппаратная часть компьютеров и сетей ЭВМ;

• технология разработки программ;

• функциональные задачи различных предметных областей.

Исходя из этого, выделяют три класса программных продуктов (рисунок 3.1):

• системное программное обеспечение;

• инструментарий технологии программирования;

• пакеты прикладных программ.

3 .2 Системное программное обеспечение эвм

Системное программное обеспечение управляет всеми ресурса­ми ЭВМ (центральным процессором, памятью, вводом-выводом) и осуществляет общую организацию процесса обработки инфор­мации и интерфейсы между ЭВМ, пользователем, аппаратными и программными средствами. Оно разрабатывается так, чтобы ком­пьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.

Системное программное обеспечение (System Software) – совокупность программ и программных комплексов для обеспе­чения работы компьютеров и сетей ЭВМ.

Системное ПО тесно связано с типом компьютера, является его неотъемлемой частью и имеет общий характер применения, неза­висимо от специфики предметной области решаемых с помощью ЭВМ задач.

Структура системного программного обеспечения представлена на рисунке 3.2.

С истемное ПО состоит из базового программного обеспечения, которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сер­висного программного обеспечения, которое может быть приобре­тено дополнительно.

В базовое программное обеспечение входят:

• базовая система ввода-вывода;

• операционная система (сетевая операционная система);

• операционные оболочки.

Базовая система ввода-вывода (BIOS, Basic Input/Output System) представляет собой на­бор программ, обеспечивающих взаимодействие операционной си­стемы, и других программ с различными устройствами компьюте­ра (клавиатурой, видеоадаптером, дисководом, таймером и др.). В функции BIOS входит также автоматическое тестирование ос­новных аппаратных компонентов (оперативной памяти и др.) при включении машины, поиск на диске программы — загрузчика опе­рационной системы и ее загрузка с диска в оперативную память.

Программные модули BIOS находятся в постоянном запомина­ющем устройстве — ПЗУ, они имеют определенные адреса, благодаря чему все приложения могут использовать их для реализации основных функций ввода-вывода.

Таким образом, BIOS — совокупность программ, предназначенных для автома­тического тестирования устройств после включения питания компьютера, загрузки операционной системы в оперативную память и обеспечения взаимодействия операционной системы и приложений с различными устройствами компьютера.

Операционная система предназначена для управления выпол­нением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ. Она исполняет роль связу­ющего звена между аппаратурой компьютера, с одной стороны, и выполняемыми программами, а также пользователем — с другой.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считыва­ется с дисковой памяти и размещается в оперативном запомина­ющем устройстве.

Этот процесс называется загрузкой операционной системы.

В функции операционной системы входит:

• осуществление диалога с пользователем;

• ввод-вывод и управление данными;

• планирование и организация процесса обработки программ;

• распределение ресурсов (оперативной памяти, процессора, внешних устройств);

• запуск программ на выполнение;

• всевозможные вспомогательные операции обслуживания;

• передача информации между различными внутренними уст­ройствами;

• программная поддержка работы периферийных устройств (дисплея, клавиатуры, дисковых накопителей, принтера и др.).

Операционную систему можно назвать программным продолже­нием устройства управления компьютера. Она скрывает от пользо­вателя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппа­ратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоемкой работы по организации взаимо­действия с аппаратурой компьютера.

Операционные системы для компьютеров делятся:

• на одно- и многозадачные (в зависимости от возможного чис­ла запускаемых и выполняемых прикладных процессов);

• одно- и многопользовательские (в зависимости от числа пользователей, одновременно работающих с операционной системой);

• несетевые и сетевые, обеспечивающие работу в локальной вычислительной сети ЭВМ.

Операционная система для персонального компьютера, ориен­тированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные программные компоненты:

• управление вводом-выводом;

• управление файловой системой;

• планирование процессов;

• анализ и выполнение команд, адресованных ОС.

Каждая операционная система имеет свой командный язык, ко­торый позволяет пользователю выполнять те или иные действия:

• обращаться к каталогу;

• выполнять разметку внешних носителей;

• запускать программы и др.

Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы.