Системное программное обеспечение компьютера

Эти программы часто  называются утилитами.

Утилиты — программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т.п.). Часто утилиты объединяются в комплексы.

2. Базовое программное обеспечение

2.1 Операционная система MS DOS

ОС типа DOS стала доминирующей с появлением 16-разрядных ПЭВМ, использующих 16-разрядные микропроцессоры типа 8088 и 8086. С точки зрения долголетия ни одна операционная система для  микрокомпьютеров не может даже приблизиться к DOS. С момента появления в 1981 году DOS распространилась настолько широко, что завоевала право считаться самой популярной в мире ОС. Несмотря на некоторые свои недостатки и на то, что большая ее часть основывается на разработках 70-х годов, DOS продолжает существовать и распространяться и поныне. Хорошо это или плохо, она, вероятно, будет доминировать на рынке операционных систем в течение ближайшего времени. В настоящее время для DOS разработан огромный фонд программного обеспечения. Имеются трансляторы (Транслятор - программа, автоматически преобразующая программу на языке программирования в последовательность инструкций. Разновидности трансляторов - компилятор, интерпретатор) для практически всех популярных языков высокого уровня, включая Бейсик, Паскаль, Фортран, Си, Модула-2, Лисп, Лого, АПЛ, Форт, Ада, Кобол, ПЛ-1, Пролог, Смолток и др.; причем для большинства языков существует несколько вариантов трансляторов. Имеются инструментальные средства для разработки программ в машинных кодах - ассемблеры, символьные отладчики и др. Эти инструментальные средства сопровождаются редакторами, компоновщиками и другими сервисными системами, необходимыми для разработки сложных программ. Кроме системного программного обеспечения для DOS создано множество прикладных программ.

MS DOS (рис.2) является наиболее широко распространенной операционной системой для персональных компьютеров. Число прикладных программ для MS-DOS составляет десятки тысяч, Такого большого количества программ в быстроразвивающейся компьютерной сфере никогда не было. Это разнообразие программ позволяет удерживать операционной системе MS DOS ведущее положение среди более прогрессивных и более мощных операционных систем. Естественно, что эта ОС имеет свои достоинства и недостатки.

Рис. 2. Интерефейс MS DOS

Без сомнения, главная  отличительная черта вычислительных систем 90-х годов - графический интерфейс  пользователя (graphical user interface, GUI). Сторонники GUI утверждают, что этот ориентированный  на непосредственное визуальное восприятие обрабатываемых объектов интерфейс сильно ускоряет работу с ПК и за счет простоты освоения делает его более доступным массовому потребителю.

Более серьезный недостаток - ограничение памяти, доступной DOS-программ - 640 К. На самом деле DOS может использовать до 1 Mb ОЗУ, но архитектура IBM PC сокращает доступную память до 640 К. Есть множество обходных путей - отображаемая память, расширенная память, расширители DOS, блоки верхней памяти, создаваемые диспетчерами памяти для процессора 80386, но факт остается фактом: не существует естественного способа, позволяющего прикладным программам использовать мегабайты ОЗУ, установленные на современных машинах.

Единственный надежный способ преодолеть эти барьеры раз  и навсегда - заставить процессор работать в защищенном режиме. Но ни DOS, ни ее прикладные программы не способны работать в этом режиме, поэтому огромные пространства расширенной памяти остаются недоступными для большинства программ.

Скелетная природа DOS привлекает разработчиков программного обеспечения. Большинство основных прикладных программ общаются с экраном, клавиатурой и принтером в обход DOS, так как предоставляемые ею услуги по организации интерфейса с этими и другими устройствами совершенно недостаточны. DOS, например, не поддерживает ввод-вывод через последовательный порт по прерываниям. Программисты тратят довольно много времени на написание драйверов для сотен различных принтеров и видеоадаптеров. Конфигурации оборудования бывают настолько разнообразными, что трудно написать программу, которая работала бы на любом IBM-совместимом компьютере. Кроме общей файловой системы DOS здесь мало чем может помочь.

Прикладная программа, написанная для Windows, наоборот, будет  работать на любом ПК, удовлетворяющем  жестким требованиям Windows. Что важно, ответственность за подготовку драйверов перекладывается с разработчика программного обеспечения на изготовителя оборудования, так что разработчик может посвятить больше времени работе над ядром программы.

Не так-то просто обучиться  пользоваться различными DOS-программами. В DOS нет стандартного интерфейса для прикладных программ, поэтому то, что работает в одной программе, вероятнее всего, не будет работать в другой. Для того чтобы записать файл в Windows-программе достаточно выбрать пункт Save из меню File. В программе WordPerfect for DOS для того, чтобы начать этот процесс, необходимо нажать F10. В пакете Lotus 1-2-3 - /FS. Этот список можно продолжать сколько угодно. Исследования показывают, что средний пользователь IBM-совместимого ПК регулярно используют две-три прикладные программы, пользователи же компьютеров Macintosh - почти вдвое больше. Одно из возможных объяснений такой разницы состоит в том, что благодаря подобию программных изделий для Macintosh пользователь, знакомый с одной прикладной программой, легче осваивает другие.

Еще один «черный шар» против DOS - полное отсутствие мультизадачности. DOS предназначена для одновременного выполнения только одной программы, и попытки заставить ее работать по-другому (за исключением некоторых очень специфичных случаев) чреваты крахом системы. Даже резидентные программы (TSR), являющиеся ограниченным, но все же весьма полезным исключением из правила, осложняют дело, когда конфликтуют друг с другом или с другими элементами системы. Имеется большое количество изделий различных фирм, обеспечивающих мультизадачность или переключение задач в системах, базирующихся на DOS, но ни одна из них не может сравниться по эффективности с такой операционной системой, как OS/2, которая с самого начала была предназначена для одновременной работы нескольких программ.

Одна из наиболее очевидных сильных  сторон DOS - умеренные требования к  оборудованию. Для того, чтобы работать с Windows на более или менее приемлемой скорости, необходим как минимум  ПК на основе процессора 80386 с не менее чем 4Мбайт ОЗУ. Если надо DOS может вполне нормально работать с 640 Кбайт и на процессоре 8088. DOS-программы работают быстро, по большей части благодаря тому, что большинство из них использует текстовый режим дисплея. Даже графические DOS-программы, как правило, в несколько раз быстрее своих Windows-аналогов, так как над ними не довлеет GDI (Graphics Device Interface, интерфейс графического устройства, компонент Windows, который используется программами для вывода на экран). То, что один толкует как недостаток, другому кажется достоинством. Для пользователя, знакомого с командами DOS и достаточно быстро работающего на клавиатуре, командная строка - оружие, а не ловушка.

Простота DOS позволяет делать то, что  неосуществимо в более сложных операционных средах. Например, можно с помощью команды DEBUG создать очень мощные утилиты. API (application programming interface, интерфейс прикладных программ) DOS достаточно прост, и даже начинающие программисты могут научиться писать полезные программы. В то же время API Windows очень сложен и для овладения им необходимо несколько месяцев. Кроме того, создание программ для Windows требует изощренных инструментальных средств, в частности редакторов ресурсов, компиляторов и отладчиков, работающих в этой операционной системе. Не случайно, что для Windows гораздо меньше условно бесплатного и бесплатного программного обеспечения.

2.2 Операционная система OS/2

В апреле 1987 г. компании IBM и Microsoft объявили о совместных планах по созданию новой операционной системы: OS/2. Прошло несколько лет, и мир стал свидетелем "бракоразводного процесса", в результате чего у OS/2 остался один родитель - компания IBM, а фирма Microsoft отдала все симпатии любимому детищу, имя которому Windows. Важно помнить, что OS/2 - это новая операционная система с графическим интерфейсам пользователя (ГИП), в то время как Windows представляет собой ГИП, работающий «поверх» DOS.

OS/2 является полностью защищенной  операционной системой, благодаря  чему невозможны конфликты между  программами в памяти. Многозадачная система OS/2 способна выполнять одновременно несколько прикладных программ: например, Вы можете начать пересчет электронной таблицы, запустить печать документа в текстовом редакторе, связной пакет для приема/передачи сообщений электронной почты, а затем продолжить поиск записей в базе данных.

Система OS/2 поддерживает многопроцессные  прикладные программы, рассчитанные на одновременное выполнение нескольких внутренних функций. Примерами могут  служить текстовый редактор, в  котором печать документа и проверка правописания осуществляются параллельно; электронная таблица с возможностью одновременного выполнения функций пересчета и просмотра или база данных, в которой можно совмещать функции обновления и поиска записей.

Архитектура OS/2 Warp Connect 3.0 во многом похожа на архитектуру Windows 95, но в ее концепции заложено меньше компромиссов, связанных с использованием старого 16-разрядного кода. В результате появилась ОС с лучшими, чем у Windows 95, средствами защиты, в которой можно выполнять программы OS/2, Win16 и DOS, однако несовместимая с 16-разрядными драйверами устройств. 32-разрядные прикладные программы Windows не могут выполняться в среде OS/2 Warp.

Собственным 32-разрядным прикладным программам OS/2 доступно 4 Gb-ное отдельное адресное пространство. Код прикладных программ отображается в диапазон адресов от 0 до 512 Mb, системный код OS/2 отображается в пространство от 512 Mb до 4 Gb. Эта область системного кода используется совместно всеми процессами. Исполняемые 32-разрядные прикладные программы изолированы друг от друга, хотя они могут общаться между собой с помощью средств вырезания и вставки (cut-and-paste) или механизма DDE OS/2. В системе OS/2 Warp применяется модель вытесняющей многозадачности собственных прикладных программ, основанная на управлении отдельными потоками.

Такая организация обладает во многом теми же достоинствами и недостатками, что свойственны Windows 95. Выделение  системных ресурсов происходит гладко, а вызовы, направляемые в системные API, могут обслуживаться без существенных накладных расходов, так как системные DLL расположены в тех же адресных пространствах, что и вызывающая прикладная программа. Размер рабочего множества тоже удерживается в разумных пределах, так как не нужно создавать множественные экземпляры системных DLL. Но защита не гарантируется, поскольку плохо работающие прикладные программы все же могут испортить важные системные области.

Однако в некоторых важных аспектах OS/2 Warp превосходит систему Windows 95. Проблемы ограниченности системных ресурсов не существует, так как в OS/2 Warp не используются 64 К хипы для хранения структур данных системных DLL. Эта ОС также предоставляет несколько служебных средств, отсутствующих в Windows, в том числе модель системных объектов (SOM) и REXX, мощный командный язык, используемый на многих платформах фирмы IBM.

В дополнение к собственным 32-разрядным  прикладным программам, OS/2 Warp может  выполнять 16-разрядные прикладные программы Windows. В зависимости от того, какую  версию вы приобрели, OS/2 Warp использует для этой цели либо копию Microsoft Windows 3.1, либо собственные библиотеки Win-OS/2. В любом случае вы можете по своему выбору запустить сеанс Windows для каждой Windows-программы или выполнять все Windows-программы в совместно используемом адресном пространстве. Последний подход может обеспечить лучшую совместимость, но грозит обернуться потерей устойчивости, так как в этом случае ОС работает в сущности подобно Windows 3.1x. OS/2 Warp позволяет также запускать прикладные программы DOS на легко конфигурируемых виртуальных машинах DOS, работающих в режиме вытесняющей многозадачности.

Архитектура OS/2 не предназначена для  запуска в ней драйверов устройств  реального режима, поэтому ваши аппаратные средства должны поставляться с собственными драйверами OS/2. Преимущество такого подхода в том, что OS/2 может полностью защитить первые 4 Mb памяти прикладной программы, т. е. область, которая по-прежнему остается незащищенной от аварийных сбоев в среде Windows 95.

2.3 Операционная система Unix

Система UNIX приобрела  популярность в связи с ее успешным использованием на мини-ЭВМ. Этот успех  послужил толчком к тому, чтобы  создать подобную систему и для  персональных компьютеров. Как правило, различные версии ОС, относящихся  к этому семейству, имеют свои названия, но в основных чертах повторяют особенности UNIX.

UNIX - операционная система,  которая позволяет осуществить  выполнение работ в многопользовательском  и многозадачном режиме. Поначалу  она предназначалась для больших  ЭВМ, чтобы заменить MULTICS. UNIX является очень мощным средством в руках программиста, но требует очень большого объёма ОЗУ и пространства диска. Несмотря на попытки стандартизировать эту операционную систему, существует большое количество различных его версий, главным образом потому, что она была распространена в виде программы на языке Си, которую пользователи стали модифицировать для своих собственных нужд.

Главной отличительной  чертой этой системы является ее модульность  и обширный набор системных программ, которые позволяли создать благоприятную обстановку для пользователей-программистов. Система UNIX органически сочетается с языком Си, на котором написано более 90% ее собственных модулей. Командный язык системы практически совпадает с языком Си, что позволяло очень легко комбинировать различные программы при создании больших прикладных систем.

UNIX имеет «оболочку», с которой пользователь непосредственно взаимодействует, и «ядро», которое, собственно, и управляет действиями компьютера. Компьютер выводит в качестве приглашения для ввода команд долларовый знак. Из-за продолжительности пользования этой операционной системы количество команд весьма велико. В добавление к командам по управлению файлами, которые присутствуют в любой операционной системе, UNIX имеет, по крайней мере, один текстовый редактор, а также форматер текста и компилятор языка Си, что позволяет, по мере надобности, модифицировать «оболочку».