2. Системне програмне забезпечення. Операційна система та її головні функції

До системного програмного забезпечення належать: операційні системи та програми-оболонки, драйвери, сервісні програми (утиліти), інструментальні системи, системи технічного обслуговування, програми управління мережами тощо. Більшість системних програм постачається разом з комп'ютером та документацією до нього.

Операційна система — це комплекс системних та службових програм, які завантажуються при вмиканні комп'ютера і забезпечують діалог користувача з комп'ютером та управління ним.

Операційна система виконує такі функції: керування пам’яттю, введенням-виведенням, файловою системою, взаємодією процесів; захист інформації; облік використання ресурсів; оброблення командної мови; фіксація різних подій, що виникають у процесі роботи (наприклад, помилок), і відповідне реагування на них. Таким чином, ОС є посередником між комп’ютером (його апаратною частиною) та користувачем і його програмами. Способи спілкування ОС з користувачем складають інтерфейс користувача ОС. Аналогічно, способи взаємодії ОС з програмами користувача складають програмний інтерфейс ОС.

В основу роботи комп’ютера покладено програмний принцип, який полягає в тому, що комп’ютер виконує дії з заздалегідь заданою програмою. Операційна система та сервісні програми є основними елементами програмного забезпечення будь-якого комп’ютера. Основними функціями, які виконує операційна система є:

1. Забезпечення взаємодії (інтерфейсу) користувача з комп'ютером.

Операційна система приймає та опрацьовує команди, які користувач надає за допомогою периферійних пристроїв (клавіатури, миші тощо) та інформує користувача про результат виконання команд.

2. Управління роботою периферійних пристроїв.

Операційна система забезпечує взаємодію між програмним забезпеченням та пристроями комп'ютера.

3. Організація збереження даних на носіях.

Операційна система визначає структуру даних, які зберігаються на носіях, та забезпечує роботу з ними (створення, додавання, копіювання, вилучення даних тощо).

4. Організація та управління виконанням інших програм.

Зазвичай програмне забезпечення, встановлене на комп'ютері, розроблене різними фірмами.

Операційна система дозволяє виконувати різні програми, узгоджує їх роботу та відстежує обмін даними між програмами. Операційна система називається багатозадачною, якщо вона забезпечує одночасне виконання декількох програм.

5. Управління оперативною пам’яттю.

Операційна система розподіляє оперативну пам'ять між програмами, які виконуються в поточний час, звільняє пам'ять, яка вже не використовується, забезпечує збереження даних, які не вміщуються в оперативній пам'яті, на іншому носії.

6. Діагностика та обслуговування комп’ютера.

Ядро операційної системи доповнюється набором сервісних програм. За їх допомогою виконують початкову розмітку магнітних дисків, установлюють параметри зовнішніх пристроїв, проводять тестування та оптимізацію роботи з ними, архівацію файлів, боротьбу з вірусами, стикування комп’ютерів у мережі тощо.

За способом організації діалогу (інтерфейсу) з користувачем розрізняють графічні та неграфічні операційні системи.

В неграфічних операційних системах управління здійснюється за допомогою клавіатури. Зоною управління є один рядок екрана, який називається командним рядком.

Управління роботою комп'ютера здійснюється через введення команд у командному рядку. Виведення інформації на екран звичайно організовується теж рядками, починаючи з командного. Робота з неграфічними операційними системами є незручною та вимагає вивчення напам'ять сотень команд.

Часто для спрощення роботи з такими ОС випускаються операційні оболонки, які мають зручний інтерфейс та беруть на себе частину функцій ОС. Оболонки не виконують ніяких команд користувача, вони тільки забезпечують зручне введення команд та передають їх операційній системі.

У графічних операційних системах звичайно для управління доступний весь екран, основним інструментом управління є маніпулятор «миша» (або її аналог, наприклад, трекбол). Графічні ОС забезпечують зручний повноекранний інтерфейс, часто із звуковим супроводженням.

Для IBM-сумісних персональних комп'ютерів створено багато операційних систем. Найбільшого поширення набула неграфічна система MS-DOS (від Microsoft Disk Operation System — дискова операційна система Microsoft Corporation), яка з 1981 по 1995 рік була основною операційною системою для IBM-сумісних комп'ютерів.

MS-DOS вважається дуже надійною, в наш час саме вона часто використовується для виконання налагоджувальних операцій. Існує декілька операційних систем, сумісних з MS-DOS.

Операційні системи вважаються сумісними, якщо вони мають однакову структуру зберігання даних, однаковий спосіб виконання програм тощо.

Найбільшого розповсюдження в наш час набули нащадки MS DOS — графічні операційні системи фірми Microsoft, такі як Windows 98, Windows NT, Windows XP, Windows 2000, Windows 2007.

Існує також багато альтернативних операційних систем: OS/2 (фірми IBM), JavaOS (фірми SUN), MAC OS (фірми Apple). Останнім часом популярності набувають операційні системи вільного розповсюдження Unix (неграфічна) та Linux (має графічну та неграфічну оболонки), які вважаються надійними, стабільними та захищеними при роботі у мережах.

Для зручної роботи з операційними системами призначені програми-оболонки. В їх функції звичайно входить спрощення взаємодії користувача з комп'ютером, забезпечення зручного введення команд, відображення результатів виконання команд на екрані тощо.

Оболонки ОС модифікують тільки інтерфейс користувача, покращуючи його за рахунок систем меню, використання функціональних клавіш тощо. Таким чином, оболонка, є посередник між ОС і користувачем, але програми, взаємодіють безпосередньо з ОС. Прикладом оболонок є Norton Commander, Windows Commander, FAR. Оболонки відігравали особливу роль при роботі з MS-DOS, для спілкування з якою користувачу приходилося вводити текст команди. Використання оболонок дозволяло замінити набір команди натисканням на функціональну клавішу або вибором її з меню. Оболонки продовжують використовувати і при роботі з Windows, в силу того, що деякі дії зручніше виконувати саме за допомогою оболонок. Значною мірою це пов’язано також зі звичкою.

Важливою складовою системних програм є програми-драйвери. Драйвер — це програма, яка організує обмін даними між пристроєм і комп'ютером.

Драйвери є необхідними для правильної роботи будь-якого пристрою (монітора, клавіатури, накопичувачів тощо). Для кожного пристрою необхідний свій драйвер. Для даного пристрою, як правило, не підходять драйвери схожого пристрою, який вироблений, наприклад, іншою фірмою. Драйвери пристроїв зазвичай постачаються разом із самими пристроями.

Сервісні програми (або утиліти) — це допоміжні програми, які розширюють можливості операційних систем.

Утиліти – це обслуговуючі програми, які надають користувачу сервісні послуги, тобто збагачують інтерфейс користувача. Утиліти забезпечують реалізацію таких функцій, як обслуговування магнітних дисків (форматування дисків в різних режимах, відновлення помилково видалених файлів і т.п.), обслуговування файлів і каталогів, створення та обслуговування архівів, надання інформації про ресурси та їх використання, шифрування інформації, захист системи від комп’ютерних вірусів і т.д. Утилітами також часто називають програми, що поставляються з операційною системою, які не входять в її ядро.