Системное программное обеспечение

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

 

По дисциплине: «Информатика»

 

 

На тему: «Системное программное обеспечение »

 

 

 

 

 

Выполнил:

 

Cорью Аска

 

 

Преподаватель:

 Аянами Рей

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва  2014 г.

 

Содержание

 

 

 

Введение.

 

  Термин «программное обеспечение» (software – мягкие изделия)

стал использоваться в связи с необходимостью провести четкую грань

между командами, управляющими компьютером, и его физическими

компонентами или «аппаратным обеспечением» (hardware). Программное

обеспечение можно определить как группу взаимосвязанных и

взаимодействующих друг с другом программ, предназначенных для

решения конкретных задач в конкретной предметной области.

Программное обеспечение ВС принято делить на два основных класса:

системное и прикладное.

Любая вычислительная система обладает некоторым набором

ресурсов (процессор, память, устройства ввода–вывода). Ресурсы

вычислительной системы ограничены, и это порождает конкуренцию за их

обладание со стороны программ пользователей. Комплекс программ для

управления ресурсами вычислительной системы и представления

различных сервисных услуг пользователям принято называть системным

программным обеспечением.

Исторически СПО стало разрабатываться после того, как наступило

понимание необходимости предоставить программистам готовые

библиотеки программ для работы с устройствами ввода–вывода. С

появлением операционных систем процедуры работы с внешними

устройствами стали еще более унифицированными.

Системное программное обеспечение ориентировано:

• на создание операционной среды функционирования других
• программ;
• обеспечение надежной и эффективной работы как самого
• компьютера, так и вычислительных сетей;
• проведение диагностики и профилактики аппаратуры;
• выполнение различных вспомогательных операций (копирование,
• архивирование, восстановление потерянных файлов и т.д.).

Отличие системного программирования от прикладного – это

машинная зависимость первого, так как системные программы тесно

связаны с аппаратурой компьютера, для которого они созданы.

Системное программное обеспечение в основном предназначено для профессионалов в компьютерной области: системных программистов, администраторов, прикладных программистов. Однако знание базовой технологии работы с этим классом программных продуктов требуется и простым пользователям, поскольку они должны уметь самостоятельно выполнять обслуживание компьютера, программ и данных.

Разработка системного программного обеспечения относится к сфере системного программирования. Созданием СПО занимаются программисты, которых так и называют системными программистами. В

задачу системного программирования входит разработка операционных

систем, сервисных программ, драйверов, ассемблеров, загрузчиков,

компиляторов и других подобных программ.

 

Состав системного программного обеспечения

Деление всего множества программ на две категории: прикладные и

системные – является отчасти условным и зависит от того, кто и как

осуществляет такое деление. Тесная связь с аппаратурой компьютера,

машинная зависимость являются одной из главных характеристик, которая обычно отличает системное программное обеспечение от прикладного.

Системное программное обеспечение составляют программы и комплексы программ, являющиеся общими для всех, кто совместно использует аппаратные средства компьютера, а также программы, применяемые как для разработки новых программ, так и для организации выполнения программ существующих. С этих позиций СПО может быть разделено на следующие составляющие его компоненты:

• программы для контроля и управления подключенными к
• компьютеру устройствами (в частности, в персональных компьютерах это программы из ПЗУ BIOS);
• операционные системы;
• сервисные программы;
• системы программирования;
• программы технической диагностики

Однако к выделению программных компонентов, составляющих СПО, можно подойти, опираясь на структуру современных ОС. При таком подходе к классификации компонентов СПО можно принять, что системное программное обеспечение в ВС представлено единственно операционной системой компьютера, а сама ОС состоит из двух основных составляющих. Первая ее часть размещена в микросхемах ПЗУ и контроллеров, подключаемых к компьютеру внешних устройств, вторая часть – это системные программы, загружаемые с внешних носителей. В самой ОС выделяют две основные компоненты: ядро ОС и вспомогательные модули.

Системы программирования вообще могут быть не установлены на компьютере пользователя. Следовательно, системы программирования можно считать отдельной, самостоятельной категорией программных средств. Тем не менее инструментальные программные средства, предназначенные для разработки программ, принято считать системным программным обеспечением.

 

BIOS (Базовая Система Ввода–Вывода).

В персональных компьютерах BIOS – самый близкий к аппаратуре программный компонент компьютера. Из–за того, что BIOS является вполне материальной микросхемой, пользователи считают BIOS аппаратной частью компьютера. Существует такое оригинальное определение: BIOS – это «окаменевшее» программное обеспечение. В этом определении подчеркнута высокая степень интеграции программных и аппаратных компонентов современных ВС. С одной стороны, BIOS может рассматриваться как неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой– как важный модуль операционной системы.

Однако программы ПЗУ BIOS не являются компонентами ОС. BIOS представляет собой промежуточный слой между программной и аппаратной частями системы. Операционная система – всего лишь настройка над BIOS, без которого ОС неработоспособна. В более широком смысле базовая система ввода–вывода – это не только программы из ПЗУ BIOS, но и загружаемые драйверы устройств.

 

Операционная система.

Операционная система в основном представляет собой комплекс программ для управления ресурсами компьютера. Основным, главным, ресурсом является аппаратура, которая предоставляет лишь вычислительные мощности. С помощью ОС осуществляется распределение загрузки процессора, управление памятью, устройствами ввода–вывода. ОС позволяет нескольким приложениям или пользователям работать вместе эффективным и справедливым образом (параллелизм, защита памяти, файловые системы, сети). Вторая немаловажная задача ОС состоит в обеспечении стандартного сервиса к устройствам, в которых нуждается каждый пользователь (аппаратура должна быть «прозрачной» для доступа к ней).

ОС можно рассматривать как программное расширение аппаратной части вычислительной машины.

Сервисные программы позволяют, например, защищать данные от разрушения и несанкционированного доступа, восстанавливать данные, ускорять обмен данными между диском и ОЗУ, выполнять процедуры архивации–разархивации, осуществлять антивирусную защиту данных. По способу организации и реализации сервисные программные средства могут быть представлены оболочками, утилитами (utility – польза) и автономными программами. Разница между оболочками и утилитами зачастую выражается лишь в универсальности первых и специализации вторых.

Оболочки

Являются универсальной надстройкой над операционными системами и называются операционными оболочками. Утилиты и автономные программы имеют узкоспециализированное назначение и выполняют каждая свою функцию. Утилиты отличаются от автономных программ тем, что они выполняются только в среде соответствующих оболочек. При этом они конкурируют в своих функциях с программами

операционной системы. Операционные оболочки предоставляют пользователю качественно новый интерфейс и освобождают его от детального знания операций и команд операционной системы. Функции большинства оболочек, например семейства Total Commander, направлены на более эффективную организацию работы с файлами и каталогами (поиск файлов, выдачу сведений о размещении файлов на дисках и степени занятости дискового пространства). Все операционные оболочки обеспечивают ту или иную степень защиты от ошибок пользователя, что уменьшает вероятность случайного уничтожения файлов. Наконец, к этому классу системного программного обеспечения

следует отнести и эмуляторы, позволяющие смоделировать в одной операционной системе какую–либо другую машину или операционную систему.

 

Утилиты

Это программы вспомогательного назначения. В их числе программы–архиваторы, программы резервного копирования информации с жестких дисков, программы антивирусной защиты, коммуникационные программы, программы для оптимизации размещения информации на дисках и пр. Часто утилиты объединяются в комплексы (пример – пакет Norton Utilites).

 

Системы программирования

 Процессоры различных  фирм имеют разные системы  команд, а сами компьютеры спроектированы  из различных компонентов. Поэтому подавляющее большинство систем программирования ориентировано на конкретные процессоры, операционные системы и аппаратные средства, что позволяет считать системы программирования составной частью СПО. Часто системы для разработки программного обеспечения называют инструментальным программным обеспечением. В том случае, когда создаваемые программы должны работать совсем на другой аппаратной базе, говорят о кросс–системах, которые предназначены для разработки программ в двухмашинной конфигурации, когда редактирование, компиляция, а зачастую и отладка кода производятся на инструментальной машине, а потом скомпилированный код загружается в целевую систему. Для ПК на базе процессоров семейства Intel имеется большое количество кросс–систем, позволяющих создавать программное обеспечение для различных микропроцессоров и микроконтроллеров.

 

Программы технической диагностики.

Эффективная и надежная эксплуатация вычислительных систем невозможна без программно–аппаратных средств технического обслуживания. Основное их назначение заключается в диагностике и обнаружении ошибок в работе компьютера или вычислительной системы в целом. Программно–аппаратные системы технического обслуживания имеют средства диагностики и тестового контроля правильности работы компьютера и его отдельных устройств (в том числе программные инструментарии автоматического поиска ошибок и неисправностей с определенной их локализацией).

 

 

Требования к системному программному обеспечению

Системные программы должны удовлетворять следующим требованиям:

• прозрачность работы;
• гарантированная надежность выполнения в соответствии со спецификациями

Функциональные требования называются спецификациями

• максимальная скорость выполнения;
• минимальные затраты на хранение машинных кодов;
• поддержка стандартных средств связи с прикладными программами.

Эффективность системных программ зависит от времени их создания и надежности исполняемого кода.

Требование эффективности системных программ вызывает необходимость использования специальных языков

• машинно-ориентированных типа языка Assembler и
• высокого уровня типа C или C++.

К типам данных этих языков отнесены указатели на данные различных типов или адреса данных и программных объектов.

Работа с большинством пакетов для разработки системного программного обеспечения предполагает знание и использование ассемблера для создания модулей и ассемблерных вставок.

 

 

 

Место компонентов системного программного обеспечения в вычислительных системах

 

  Структура ВС – это описание состава, связей и интерфейсов, обеспечивающих взаимодействие основных функциональных компонентов ВС. Под иерархической структурой системы обычно понимают такую структуру, где среди прочих связей иерархические (вертикальные) связи между элементами системы имеют главенствующее значение.

Структуру современных ВС во многих монографиях изображают в виде иерархически организованной последовательности слоев, взаимодействие между которыми осуществляется с помощью межуровневых интерфейсов.

 

Слой 1 ВС (самый нижний) – аппаратная платформа. В основе любой вычислительной системы лежит аппаратное обеспечение. Самый нижний уровень аппаратного обеспечения образуют отдельные физические устройства, к которым относятся электронные элементы на печатных платах и в микросхемах, проводники, источники питания и т.д. На цифровом логическом уровне компьютер состоит из вентилей (элементов, вычисляющих элементарные функции булевой алгебры – AND, OR, XOR, NOT), а также логических схем на основе вентилей (мультиплексоры, дешифраторы, сумматоры). На следующем уровне эти элементы рассматриваются как взаимосвязанные функциональные единицы микропроцессорной системы: арифметико–логическое устройство, устройство обработки чисел с плавающей точкой, устройство управления памятью, регистры процессора и др. Такую логическую организацию физических устройств называют микроархитектурой или организацией компьютера. Во многих системах работа элементов микроархитектуры контролируется микропрограммой или микрокодом, который представляет собой «сверхнизкоуровневую» программу, хранящуюся в специальной высокоскоростной внутренней памяти процессора. Физические устройства, организованные в определённую микроархитектуру, а также микрокод образуют конкретную компьютерную архитектуру или аппаратную платформу, которая предоставляет вышележащим уровням интерфейс – систему команд. Система команд или набор инструкций процессора является моделью программирования, которую использует разработчик программ, работающий на машинном языке или языке ассемблера для данной компьютерной архитектуры. Важно понимать, что при наличии в аппаратной платформе