11. Программное управление эвм. Операционная система. Программы-оболочки. Операционная среда.

В 1945 году Джон фон Нейман вывинул идею о принципах создания ЭВМ. Одним из ни стал принцип программного управления. Его суть:

● информация кодируется в двоичной форме и разделяется на единицы (элементы) информации — слова;

● разнотипные слова информации различаются по способу использования, но не способами кодирования;

● слова информации размещаются в ячейках памяти машины и идентифицируются номерами ячеек, которые называются адресами слов;

● алгоритм представляется в форме последовательности управляющих слов — команд, которые определяют наименование операции и слова информации, участвующие в операции. Алгоритм, представленный в терминах машинных команд, называется программой;

● выполнение вычислений, предписанных алгоритмом, сводится к последовательному выполнению команд в порядке, однозначно определяемом программой. Первой выполняется команда, заданная пусковым адресом программы. Обычно это адрес первой команды программы. Адрес следующей команды однозначно определяется в процессе выполнения текущей команды и может быть либо адресом следующей по порядку команды, либо адресом любой другой команды. Процесс вычислений продолжается до тех пор, пока не будет выполнена команда, предписывающая прекращение вычислений.

Конечная цель любой компьютерной программы - управление аппаратными средствами.

Операционная система – совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействие между собой и пользователем.

ОС выполняет следующие функции:

● управление работой каждого блока ПК и их взаимодействием;

● управление выполнением программ;

● организацию хранения информации во внешней памяти;

● взаимодействие пользователя с ПК, т.е. поддержку интерфейса пользователя.

Функции операционных систем ПК

ОС представляет комплекс системных и служебных программных средств. Она опирается на базовое ПО, входящее в его систему BIOS, с другой стороны она сама является опорой для программного обеспечения более высоких уровней. Приложениями ОС принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.

Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов интерфейса:

● интерфейса между пользователем и программно-аппаратными средствами компьютера (интерфейс пользователя);

● интерфейса между программным и аппаратным обеспечением (аппаратно-программный интерфейс);

● интерфейса между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

Обеспечение интерфейса пользователя

Все ОС обеспечивают как пакетный, так и диалоговый режим работы с пользователем. В пакетном режиме ОС автоматически исполняет заданную последовательность команд, в диалоговом – ОС находится в ожидании команд пользователя.

Виды интерфейсов пользователя:

● неграфические ОС реализуют интерфейс командной строки, основным устройством управления является клавиатура, например MS DOS, UNIX-подобные системы;

● графические ОС реализуют более сложный тип интерфейса в качестве органа управления, кроме клавиатуры выступают: мышь или другие устройства позиционирования, в качестве активного элемента используется указатель, в качестве пассивных – выступают графические элементы управления приложений (кнопки, значки, переключатели, флажки, списки, строки меню).

Обеспечение автоматического запуска

Все ОС обеспечивают свой автоматический запуск. Для дисковых ОС в специальной (системной) области диска создается запись программного кода, обращение к которому вызывается из BIOS. Не дисковые ОС загружаются из ПЗУ. Ее автоматический запуск осуществляется аппаратно.

Примеры ОС:

● Windows XP, Windows 7, Windows Server

● Linux (различные дистрибутивы: Ubuntu, Mandriva)

● FreeBSD

● MacOS

Типичный пример системного ПО – операционные среды и оболочки, основной причиной разработки которых явилось стремление более полно удовлетворить требования пользователя к интерфейсу ЭВМ. Обычный пользователь достаточно часто не совсем доволен возможностями той или иной ОС. Прежде всего данная ситуация характерна для тех ОС, которые требуют от пользователя жесткого соблюдения правил диалога с ЭВМ. Типичным представителем таких ОС является MS DOS. Однако даже развитые (в сравнении с MS DOS) средства интерфейса пользователя ОС семейства Windows могут по тем или иным причинам не устраивать пользователя.

Аналогичная ситуация имеет место и в том случае, когда пользователем является программист. Кроме удобного интерфейса, как и обычному пользователю, программисту требуются развитые средства интерфейса прикладного программирования, которые необходимы для взаимодействия приложений с ОС посредством вызова системных процедур.

Возможности прикладного программирования в первую очередь определяются тем инструментарием, который предоставляет программисту операционная система. Однако программист бывает часто неудовлетворен предоставляемыми ему возможностями.

Операционная среда – это комплекс системных программ, основным назначением которого является предоставление в распоряжение пользователя, как интерфейса пользователя, так и интерфейса прикладного программирования, существенно превосходящих по своим возможностям, аналогичные интерфейсы, предоставляемые операционной системой. Отличительная черта операционной среды – то, что она надстраивается над существующей ОС, т.е. её работа невозможна без этой ОС. Наиболее типичным примером удачной операционной среды Windows 3.11, которая реализована как надстройка над ОС MS DOS.

Операционная оболочка – это комплекс системных программ, обеспечивающий дружественный интерфейс пользователя с операционной системой, превосходящий по тем или иным параметрам (как правило, по уровню непроцедурности и близости к языку профессиональной деятельности пользователя) аналогические средства интерфейса пользователя, предоставляемые самой операционной системой. Примером операционной оболочки является популярная системная программа TotalCommander.

Оболочки – это программы, созданные для упрощения со сложными программными системами. Они преобразуют неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический интерфейс или интерфейс типа «меню». Оболочки предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги.

Программы – оболочки обеспечивают:

● создание, копирование, пересылку, переименование, удаление, поиск файлов, а также изменение их атрибутов;

● отображение дерева каталога и характеристик входящих в них файлов в форме, удобной для восприятия человека;

● создание, обновление и распаковку архивов (групп

сжатых файлов);

● просмотр текстовых файлов;

● редактирование текстовых файлов;

● выполнение из их среды практически всех команд ОС;

● запуск программ;

● выдачу информации о ресурсах компьютера;

● создание и удаление каталогов;

● поддержку межкомпьютерной связи;

● поддержку электронной почты через модем.

С 90-х гг. ХХ века во всем мире огромную популярность приобрела графическая оболочка MS Windows, преимущество которой состоит в том, что она облегчает использование компьютера и ее графический интерфейс вместо набора сложных команд с клавиатуры позволяет выбирать их мышью из меню практически мгновенно.

Программы-оболочки выполняют роль надстроек над такими операционными системами, давая пользователю возможность выполнять те же самые операции быстрее и нагляднее. В современных операционных системах предусматриваются свои средства, обеспечивающие удобство работы пользователям, и дополнительные программы-оболочки если и используются при работе, то в силу привычки к старым, проверенным и любимым программам.

Систе́мное ПО — это набор программ, которые управляют компонентами вычислительной системы, такими как процессор, коммуникационные и периферийные устройства, а также которые предназначены для обеспечения функционирования и работоспособности всей системы.

Дра́йвер — компьютерная программа, с помощью которой другая программа (обычно операционная система) получает доступ к аппаратному обеспечению стандартным образом. В общем случае для использования каждого устройства, подключённого к компьютеру, необходим специальный драйвер. Обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для более специфических устройств (таких, как графическая плата или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства.

Утил́ита— программный продукт, предназначенный не для решения какой-либо прикладной задачи, а для решения вспомогательных задач.

Так компьютерные утилиты можно разделить на три группы: Утилиты сервисного обслуживания компьютера, утилиты расширения функциональности и информационные утилиты.