Системное программное обеспечение

 

Системное программное обеспечение является основным ПО, неотъемлемой частью компьютера. Без него невозможно взаимодействовать ни с одним устройством ЭВМ. Именно системное ПО руководит слаженной работой всех элементов компьютерной системы как на аппаратном уровне, так и на программном. Поэтому оно и называется системным.

Системное программное обеспечение выполняет следующие функции:

- создание операционной среды функционирования других программ;

- обеспечение надёжной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети;

- диагностику и профилактику аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;

- выполнение вспомогательных технологических процессов: архивации, антивирусной защиты, восстановления файлов и других вспомогательных программ.

Системное программное обеспечение – это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы. Но системное программное обеспечение не вносит прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя.

К системному программному обеспечению относятся.

- базовая система ввода-вывода и встроенное ПО;

- операционные системы;

- операционные оболочки;

- программы вспомогательного назначения – утилиты.

 

2.4.1. Базовая система ввода-вывода

Базовая система ввода-вывода (BIOS – Basic Input Output System) представляет собой набор программ, обеспечивающих:

- автоматическое тестирование оборудования при включении компьютера;

- начальную загрузку операционной системы, находящейся на диске;

- взаимодействие операционной системы с различными устройствами компьютера.

Программы BIOS хранятся в специальных микросхемах – постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ), расположенном на системной плате компьютера. Поэтому BIOS может быть отнесена к особой категории компьютерных компонентов, занимающий промежуточное положение между аппаратурой и ПО и являющийся одновременно его аппаратной частью и частью операционной системы.

 

2.4.2. Операционные системы

Основу системного программного обеспечения составляет операционная система (Operating system, OS). Операционные системы в настоящее время являются обязательной составляющей системного ПО. Без ОС функционирование ЭВМ и выполнение ею пользовательских задач невозможны.

Основная функция всех операционных систем – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов взаимодействия – интерфейса:

- между пользователем и программно-аппаратными средствами (интерфейс пользователя – форма диалога пользователя с ПК);

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

- между разными видами программного обеспечения (программный интерфейс).

Операционная система представляет собой совокупность программных средств, созданных для обеспечения диалога с пользователем, для управления и координации всех устройств компьютера, управления процессом выполнения прикладных программ.

Другие функции операционных систем – это:

– автоматическая загрузка системы;

– управление файловой системой;

– контроль работоспособности оборудования;

– обслуживание файловой структуры: навигация, создание, копирование, перемещение, удаление, управление атрибутами;

– управление установкой, исполнением и удалением приложений;

– всевозможные вспомогательные операции обслуживания.

 

2.4.3. Классификация операционных систем

По количеству одновременно решаемых задач операционная система может быть:

– однозадачной – одновременно выполняется не более одной задачи;

– многозадачной – способной выполнять несколько процессов одновременно.

Однозадачные дисковые операционные системы различных фирм MS DOS, PC DOS и Novell DOS были просты и экономичны, но морально устарели и уступили место операционным системам нового поколения.

Современные ОС, такие как ОС семейств UNIX и WINDOWS, являются многозадачными, предоставляют пользователю развитый графический интерфейс, совместимы с приложениями, разработанными для MS DOS. Они независимы от аппаратуры, поддерживают все виды периферийных устройств. Они способны использовать все возможности современных микропроцессоров, устойчивы в работе, так как имеют средства защиты от сбоев и ошибок.

По количеству пользователей операционная система может быть:

– однопользовательской – обслуживает только одного пользователя ( Windows 98);

– многопользовательской – обслуживает группу пользователей (Windows NT).

Сетевые операционные системы связаны с появлением локальных и глобальных сетей. Сетевые операционные системы – это комплекс программ, обеспечивающих обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процессы управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах.

Начиная с 90-х гг., практически все известные ОС становятся сетевыми. Компьютер превращается в средство коммуникации с развитыми вычислительными возможностями.

К сетевым ОС предъявляются такие требования, как:

– способность функционировать в среде с разнородными аппаратными и программными средствами;

– возможность изменения сложности структуры;

– организация внутренней электронной почты, телеконференций;

– обеспечение требуемого уровня безопасности при передаче сообщений по сетям;

– обеспечение интеграции с Интернетом, т.е. поддержку соответствующих протоколов и программного обеспечения web-сервера;

– наличие развитых средств централизованного администрирования и управления.

В настоящее время широко известны семейства сетевых операционных систем UNIX, WINDOWS, NETWARE и др. Операционная система UNIX ориентирована на эффективную многозадачную работу в сетевом варианте организации вычислительного процесса.

ОС UNIX обеспечивает поддержку:

– иерархической структуры файловой системы;

– совместимых по вводу-выводу файлов, устройств и процессов асинхронной обработки;

– наиболее распространённых алгоритмических языков программирования.

В последние годы широкое распространение и поддержку в крупных корпорациях получила ОС Linux. Это 32-разрядная версия семейства Unix. Её характеризует возможность установки на компьютерах различных типов, открытость программного кода ядра системы, стабильность в работе.

Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера – на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в оперативной памяти компьютера. Этот процесс называется загрузкой операционной системы. Таким образом, ОС загружается автоматически при включении компьютера и постоянно (резидентно) находится в оперативной памяти. Каждая программа пользуется услугами ОС, а потому может работать только под управлением той ОС, которая обеспечивает для неё эти услуги.

 

2.4.4. Виды операционных систем

Для компьютеров IBM PC основной операционной системой с 1981 по 1995 гг. была система MS-DOS корпорации Microsoft. За эти годы она прошла развитие от MS-DOS 1.0 до MS-DOS 6.22. Использовались также совместимые с ней операционные системы – PC DOS фирмы IBM и Novell DOS фирмы Novell и др. Мы будем называть эти ОС общим названием DOS.

Операционная система MS-DOS позволила успешно работать с ПК на протяжении 15 лет. Тем не менее, эту работу нельзя было назвать удобной.

Главным уязвимым местом была работа с оперативной памятью. DOS могла работать с 640 Кб оперативной памяти.

Во-вторых, MS DOS – неграфическая операционная система, которая использует интерфейс командной строки – символьный интерфейс. Это значит, что все команды надо набирать по буквам в специальной строке. Требовалось хорошо знать эти команды, помнить, как они записываются. Это достаточно сложно для пользователя.

Третий недостаток – однозадачность MS DOS.

Поэтому были созданы несколько графических оболочек Windows 1.0, Windows 2.0, Windows 3.0, Windows 3.1 и Windows 3.11 для рабочих групп. Несмотря на то что устанавливалась Windows поверх уже имеющейся на компьютере ОС DOS и представляла собой лишь графическую оболочку, корпорация Microsoft с самого начала предпочитала позиционировать Windows как ОС. Вопрос о том, были ли первые версии Windows полноценными операционными системами, до сих пор остаётся открытым.

В настоящее время большинство компьютеров в мире работают под управлением той или иной версии ОС Windows той же фирмы Microsoft.

Впервые графическая операционная система Windows появилась в 1995 г. под названием Microsoft Windows 95.

Далее появились Windows 98/98 SE, Windows 2000, Windows ME (Millennium Edition – «редакция тысячелетия»). Все эти системы – близкие родственницы, у них есть общее название – Windows 9х.Кроме9х, существует и другое семейство ОС компании Microsoft – Windows NT (от New Technology – «новая технология»).

Преемницей Windows 2000 стала операционная система под кодовым названием Whistler, которая получила имя – Windows XP(вышла в 2001 г.). Под именем Windows XP существует несколько основных версий Windows XP, но наибольшую популярность приобрели версии Professional и Home Edition. Хотя Windows XPнесколько устарела, надёжность и стабильность работы у XP высока по сравнению с другими ОС фирмы Microsoft. Иногда опытные пользователи первым делом «сносят» с ноутбука Vista, а потом ставят туда XP. Главный недостаток XP – эта система плохо приспособлена для работы с многоядерными процессорами и новыми стандартами трёхмерной графики в играх.

Windows Vista. Эта версия Windows вышла осенью 2006 г. Всего выпущено семь вариантовWindows Vista, которые можно разбить на две группы – Home и Business. Эту версию считают самой неудачной версией Windows. Сегодня, с выходом Windows 7, можно считать, чтокороткая жизнь Vista подошла к концу.

Windows 7 – операционная система семейства Windows NT, следующая за Windows Vista.

Операционная система поступила в продажу 22 октября 2009 г., меньше чем через три года после выпуска предыдущей операционной системы Windows Vista. Сохранив все полезные находки Vista, «семёрка» избавилась от множества её недостатков. Для нормальной работы Windows 7 требуется не менее 2 Гб оперативной памяти и двухъядерный процессор с частотой 2 ГГц. Кроме того, рекомендуется видеоплата с поддержкой DirectX10 – то есть любая, выпущенная в 2009 г.

Рабочий стол ОС Windows 7 представлен на рисунке 2.1.

 

Рис. 2.1. Вид рабочего стола в Windows 7

 

На персональных компьютерах фирмы Apple используются различные версии операционной системы Mac OS.

На IBM-совместимых персональных компьютерах используется также свободно распространяемая операционная система Linux. Начало созданию системы Linux положено в 1991 г. финским студентом Линусом Торвальдсом (Linus Torvalds).

Операционная системаUnix была создана в Bell Telephone Laboratories почти полвека назад для «больших» компьютеров. Unix – многозадачная многопользовательская операционная система, способная обеспечить одновременную работу очень большого количества пользователей. Кроме того, система способна выполнять большое количество различных функций, в частности работать как вычислительный сервер, как сервер базы данных, как сетевой сервер, поддерживающий важнейшие сервисы сети и т.д. Сейчас существуют десятки операционных систем, которые можно объединить под общим названием Unix.

Не позже 2020 г. пользователи ПК станут свидетелями ещё более уникальных операционных систем и программ. Глава компании Microsoft Билл Гейтс говорит, что сейчас уже они работают над новыми суперпрограммами, способными распознавать речь и рукописный текст пользователя. Центральным моментом новой операционной системы станет технология взаимодействия человека с компьютером путём естественных форм общения, т.е. телодвижений, голосовых команд, движения зрачков глаз и т.д. Специалисты Массачусетского технологического института и фирмы Microsoft создали первые экспериментальные программы, позволяющие перемещать курсор по экрану монитора за счёт движения головы пользователя. Компьютеры способны уже понимать отдельные жесты пользователя.

В новом тысячелетии будут созданы новые операционные системы, использующие вместо мыши микрофон и видеокамеры. Этот новый вид управления и поддержания связи пользователя с компьютером можно назвать видеозвуковым интерфейсом.

Сегодня большинство людей пользуется системой Windows XP, системой Windows Vista (2007) или последней версией ОС Windows – Windows 7.Между этими версиями есть важные различия, но в главном – в приёмах и способах работы они одинаковы.

 

2.4.5. Файловая структура операционных систем

Файл – это информация определённого типа, размещённая на диске, которая имеет имя и является единым целым.

Файловая система – часть ОС, обеспечивающая работу с файлами, хранение данных на диске и доступ к ним. Вся информация во внешней памяти хранится в файловой системе. Наименьшей физической единицей хранения данных на диске является сектор (обычно 512 Байт). Наименьшей логической, т.е. адресуемой, единицей хранения данных является кластер. Кластер может содержать только целое, кратное степеням двойки число секторов (в зависимости от объёма диска и размера файловой таблицы, в которой указывается принадлежность кластеров к файлам). Файл занимает только целое число кластеров, поэтому размер файла на диске может оказаться несколько больше действительного. Например, файл размером один байт может занимать на диске 4 Кбайт, следовательно, размер кластера на таком диске равен 4 Кбайт (8 секторов).

Основные функции файловой системы:

- определение физического расположения частей (фрагментов) файла на диске (кластеры могут размещаться несмежно – фрагментированно);

- определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.

Имя файла должно соответствовать определённым требованиям. Эти требования могут отличаться для разных ОС. Однако любые ОС поддерживают соглашение 8.3 (имя файла может содержать от 1 до 8 алфавитно-цифровых символов латинского алфавита и, через точку, расширение имени от 0 до 3 символов). Часто расширение определяет тип файла и автоматически присваивается прикладной программой, в которой этот файл создаётся. ОС могут использовать расширение для открытия файла с помощью сопоставленного приложения.

Рассмотрим несколько стандартных расширений:

1) exe – обозначает исполняемый файл, хранящий в себе программу. Например: winword.exe;

2) bat – так называемый «пакетный файл», предназначенный для последовательного запуска нескольких программ. Пример – файл autoexec.bat, автоматически выполняемый в момент загрузки компьютера;

3) hlp – файл справки;

4) mp3, wav, mid, mp4 – звук в цифровом формате;

5) avi, mpg, wmv – видеофайлы;

6) vob, ifo, bup – видеофильмы формата DVD;

7) txt – текстовые файлы без какого-либо оформления;

8) rtf – текстовый файл с оформлением (стандартный формат);

9) doc – текстовые файлы, созданные в текстовом процессоре Microsoft Word из пакета Microsoft Office всех версий, кроме 2007 и 2010;

10) docx – текстовые файлы новых версий текстового процессора Microsoft Word 2007 и 2010;

11) xls – файлы таблиц, созданные в табличном процессоре Microsoft Excel из пакета Microsoft Office всех версий, кроме 2007 и 2010;

12) xlsx – файлы таблиц, созданные с помощью новых версий текстового процессора Microsoft Excel 2007 и 2010;

13) ppt – файлы электронных презентаций, созданные в программе Power Point из пакета Microsoft Office всех версий, кроме 2007 и 2010;

14) pps – файлы презентаций, подготовленные к показу-демон-страции;

15) pptx, ppsx – файлы электронных презентаций, созданные в программе Power Point 2007 и 2010;

16) bmp, jpg, tif, gif – графическая информация;

17) pdf – полностью оформленные тексты, созданные программой Adobe Acrobat, для просмотра файлов нужна программа Adobe Reader;

18) htm, html – гипертекстовый документ Интернета;

19) mht – веб-архив;

20) arj, zip, rar, 7z, ace – файлы архивов.

Расширение указывает операционной системе, как следует обрабатывать данный файл. Например, любой файл с расширением.exe операционная система будет пытаться выполнить как программу, а с расширением.bmp – будет выводить на экран с помощью программы просмотра изображений.

Таким образом, имя файла состоит из двух частей: собственно имя – название файла и идентификатор, определяющий его тип. Имя файла чаще всего может быть выбрано произвольно самим пользователем. Расширение, наоборот, жёстко привязано к типу файла, и менять его противопоказано.