Програмное обеспечение ЭВМ

                                                                                                          

 

 

 

Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет

 

 

 

 

Реферат по дисциплине

«Вычислительные машины, системы  и сети»

на тему

«Программное обеспечение  ЭВМ»

 

 

                                                                                                          

 

 

                                                                                           Научный руководитель:

                                                                                            Либенко А.В.   

                                                                                   Студент группы 2АП 
                                                                        Копин Андрей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2013

 

Содержание

 

Введение

1. Структура программного обеспечения ЭВМ………………………….....4
2. Специальное программное обеспечение………………………………….5
3. Общее программное обеспечение………………………………………...6
4. Иерархия программных средств ЭВМ…………………………………..15

Заключение

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

          Потребность выразить и передать информацию привела к появлению речи, письменности, книгопечатания, почтовой связи, телеграфа, телефона, радио, телевидения и многого другого.

С самого раннего  детства все мы вовлечены в  процессы обмена информацией. Вопросы, ответы, просьбы – все это передача информации. Мы получаем информацию, когда  читаем книги, газеты и журналы, слушаем  радио или смотрим телевизор.

Общение людей друг с другом – это передача информации: сведений и суждений, данных и сообщений. Любая  совместная деятельность людей –  работа, учеба – невозможна без  обмена информацией. Передаваемая информация обычно касается каких-то предметов или нас самих и связана с событиями, которые происходят в окружающем нас мире.

Выражение мыслей в письменной форме открыло возможность не только передавать сведения и сообщения, но и накапливать человеческие знания в форме рукописей и рукописных книг и тем самым передавать сокровища человеческой мысли от одного поколения к другому.

Совершенно  новые возможности для поиска и обработки информации открыло  перед людьми изобретение в середине XX века электронных вычислительных машин – ЭВМ. Первоначально ЭВМ создавались для автоматизации вычислений. Затем их научили записывать и хранить информацию на магнитных лентах, печатать ее на бумаге и выводить на экран ЭВМ. По мере развития они стали использоваться для создания архивов, подготовки и редактирования текстов, выполнения чертежных и графических работ, для автоматизации производства и многих других видов человеческой деятельности.

1. Структура программного обеспечения ЭВМ

 

 

Рис.1 Структура  программного обеспечения

В настоящее  время отсутствует единая классификация состава программного обеспечения. Литературные источники по-разному трактуют структуры программных средств ЭВМ различных классов. Наиболее сложное ПО по структуре и составу имеют большие универсальные ЭВМ широкого назначения, так как они призваны обеспечивать пользователей самыми разнообразными сервисными услугами независимо от характера их задач.

Программное обеспечение  ЭВМ разделяют на общее, или системное (general Software),и специальное, или прикладное (application or special Software).

2. Специальное программное обеспечение

 

Специальное (или  прикладное) программное обеспечение  – это совокупность программных  комплексов для решения разнообразных  функциональных задач.

Специальное ПО (СПО) содержит пакеты прикладных программ пользователей, обеспечивающие специфическое применение ЭВМ и вычислительной системы (ВС).

Прикладной  программой называется программный  продукт, предназначенный для решения  конкретной задачи пользователя. Обычно прикладные программы объединяются в пакеты, что является необходимым атрибутом автоматизации труда каждого специалиста-прикладника. Комплексный характер автоматизации производственных процессов предопределяет многофункциональную обработку данных и объединение отдельных практических задач.

Специализация пакета определяется характером решаемых задач (пакеты для разработки экономических документов, рекламных роликов, планирования и др.) или необходимостью управления специальной техникой (управление сложными технологическими процессами, управление бортовыми системами кораблей, самолетов и т.п.). Такие специальные пакеты программ могут использовать отдельные подразделения, службы, отделы учреждений, предприятий, фирм для разработки различных планов, проектов, документов, исследований. В некоторых случаях СПО может иметь очень сложную структуру, включающую библиотеки, каталоги, программы-диспетчеры и другие обслуживающие компоненты. Программы СПО разрабатываются с учетом интересов определенной группы пользователей, иногда даже по их заказам и при их непосредственном участии.

3. Общее программное  обеспечение

 

Общее ПО объединяет программные компоненты, обеспечивающие многоцелевое применение ЭВМ и мало зависящие от специфики вычислительных работ пользователей. Сюда входят программы, организующие вычислительный процесс  в различных режимах работы машин, программы контроля работоспособности ЭВМ, диагностики и локализации неисправностей, программы контроля заданий пользователей, их проверки, отладки и т.д.

Общее программное  обеспечение (ПО) включает в свой состав операционную систему (ОС), средства автоматизации программирования (САП), комплекс программ технического обслуживания (КПТО), пакеты программ, дополняющие возможности ОС (ППос), и систему документации (СД).

              1. Операционная система.

Операционная  система – это система программ, предназначенная для обеспечения определённого уровня эффективности  цифровой вычислительной системы, за счёт автоматизированного управления её работой и представляемых набором услуг для пользователя. (ГОСТ 15971-84)

Операционная  система, сокр. ОС (англ. operating system) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между аппаратными устройствами и прикладными программами, а с другой — предназначены для управления аппаратными устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений. Это определение применимо к большинству современных ОС общего назначения.

1. Выполнение по запросу программ тех достаточно элементарных (низкоуровневых) действий, которые являются общими для большинства программ и часто встречаются почти во всех программах (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).
2. Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.
3. Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
4. Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).
5. Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.
6. Обеспечение пользовательского интерфейса.
7. Сетевые операции, поддержка стека сетевых протоколов.

Дополнительные функции:

1. Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность).
2. Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.
3. Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.
4. Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.
5. Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
6. Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
7. Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа.

Применение  ОС имеет следующие цели:

• увеличение пропускной способности  ЭВМ, т.е. увеличение общего объема работы, выполняемой ЭВМ в единицу времени;

• уменьшение времени реакции  системы, т.е. сокращение интервала  времени между моментами поступления  заданий в ЭВМ и моментами  получения результатов;

• контроль работоспособности  технических и программных средств;

• помощь абонентам и  операторам при использовании ими  технических и программных средств, облегчение их работы;

• управление программами  и данными в ходе вычислений;

• обеспечение адаптации  ЭВМ, ее структурной гибкости, заключающейся в способности изменяться, пополняться новыми техническими и программными средствами.

Основу любой ОС составляет управляющая программа, основными  функциями которой являются: управление заданиями, управление задачами - управление ходом выполнения отдельных программ, и управление данными.

Задание - это требование пользователя на выполнение некоторого объема вычислительных работ. Процедуры  управления заданиями обеспечивают предварительное планирование работы ЭВМ и оперативную связь пользователя и оператора с машиной во время работы. Планирование работы включает: ввод пакетов или одиночных заданий, формирование очередей заданий в соответствии с их приоритетами, активизацию (запуск) и завершение заданий.

Каждое задание реализуется  как определенная последовательность отдельных программ - задач. Задачи образуют отдельные программы вместе с обрабатываемыми ими данными. Например, типовое задание пользователя включает этапы трансляции, редактирования и собственно выполнения сформированной машинной программы. На каждом из этих этапов выполняется некоторая программа (задача), обрабатывающая определенные данные. Комплекс программ управления задачами обеспечивает автоматическое выполнение последовательности программ каждого задания пользователя.

Управление задачами требует распределения и назначения ресурсов (управления временем работы процессора, распределения оперативной памяти для программ пользователей и программ ПО, синхронизации выполнения задач и организации связей между ними, управления очередностью задач, внешними устройствами, защиты задач от взаимных помех). Ведущей программой управления задачами является управляющая программа-диспетчер: супервизор, базовый модуль ДОС или др. Часто используемые модули образуют ядро ОС, которое постоянно находится в оперативной памяти и быстро реагирует на изменяющиеся условия функционирования. Остальные программы ОС вызываются из ВЗУ в оперативную память ЭВМ по мере их надобности в вычислительном процессе.

Набор программ управления данными обеспечивает процессы организации, идентификации, размещения в ОП и на ВЗУ, хранения, построения библиотек и выборки всех данных, которые могут обрабатываться в ЭВМ.

Есть приложения вычислительной техники, для которых  ОС излишни. Например, встроенные микрокомпьютеры  содержатся сегодня во многих бытовых приборах, автомобилях (иногда по десятку в каждом), сотовых телефонах и т. п. Зачастую такой компьютер постоянно исполняет лишь одну программу, запускающуюся по включении. И простые игровые приставки — также представляющие собой специализированные микрокомпьютеры — могут обходиться без ОС, запуская при включении программу, записанную на вставленном в устройство «картридже» или компакт-диске. Тем не менее, некоторые микрокомпьютеры и игровые приставки всё же работают под управлением особых собственных ОС. В большинстве случаев это UNIX-подобные системы (последнее особенно верно в отношении программируемого коммутационного оборудования: межсетевых экранов, маршрутизаторов).

ОС нужны, если:

1. вычислительная система используется для различных задач, причём программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы. Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы со вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;
2. различные программы нуждаются в выполнении одних и тех же рутинных действий. Например, простой ввод символа с клавиатуры и отображение его на экране может потребовать исполнения сотен машинных команд, а дисковая операция — тысяч. Чтобы не программировать их каждый раз заново, ОС предоставляют системные библиотеки часто используемых подпрограмм (функций);
3. между программами и пользователями системы необходимо распределять полномочия, чтобы пользователи могли защищать свои данные от несанкционированного доступа, а возможная ошибка в программе не вызывала тотальных неприятностей;
4. необходима возможность имитации «одновременного» исполнения нескольких программ на одном компьютере (даже содержащем лишь один процессор), осуществляемой с помощью приёма, известного как «разделение времени». При этом специальный компонент, называемый планировщиком, делит процессорное время на короткие отрезки и предоставляет их поочерёдно различным исполняющимся программам (процессам);
5. оператор должен иметь возможность так или иначе управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых — оболочка и набор стандартных утилит — является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы)