Системное программное обеспечение

микропрограммного уровня микрокод является своеобразным интерпретатором системы команд. Таким образом, набор инструкций процессора может отличаться от команд, реально выполняемых аппаратурой (например, микропрограмма может реализовать отсутствующую в микроархитектурном уровне команду умножения целых чисел, заменив её серией команд сложения). Если микропрограммный уровень отсутствует, то команды микроархитектурного уровня и являются системой команд процессора. Разграничение функций, выполняемых выше и ниже этой границы, и определение интерфейса между ОС и аппаратными средствами – важная часть процесса разработки структуры ВС.

Слой 2 ВС – системное программное обеспечение. В этом слое можно выделить четыре уровня. Первый уровень СПО – программы для управление физическими ресурсами ВС. Данный уровень является первым уровнем системного программного обеспечения вычислительной системы, и его назначение состоит в систематизации и стандартизации правил программного использования физических ресурсов. На этом уровне обеспечивается создание программ управления физическими ресурсами. Для обеспечения управления физическими ресурсами используются программы BIOS и программы – драйверы физических ресурсов (устройств). BIOS предоставляет программам более высокого уровня интерфейс вызовов BIOS в виде набора функций доступа к оборудованию. Вызов таких функций производится с использованием программных прерываний. Кроме этого, важная функция BIOS — поиск, тестирование и инициализация устройств, подключённых к системе с целью приведения машины в состояние, при котором возможна загрузка ОС с устройств внешней памяти. Драйвер физического устройства – программа, основанная на использовании команд управления конкретного физического устройства и предназначенная для организации работы с данным устройством. Драйвер устройства должен учитывать специфику работы внешнего устройства, все тонкости его функционирования. Поэтому драйверы устройств обычно создаются производителями оборудования. Каждому устройству в ВС соответствует свой драйвер.

Функции драйвера устройства:

• прием и обработка запроса (управляющего сигнала), который поступает к данному периферийному устройству;
• преобразование запроса о необходимости связи с этим устройством в серию команд управления устройством с учетом всех особенностей его работы;
• обработка сигналов прерываний, которые поступают от периферийных устройств, обслуживаемых соответствующими драйверами.

Таким образом, в ВС контроллер устройства выступает в роли аппаратного «мостика» между системой в целом и самим устройством. Программа–драйвер выполняет функции «переводчика» команд с языка операционной системы на язык команд конкретного устройства. Драйверы могут быть либо стандартными, либо загружаемыми. Стандартные (внутренние) драйверы — это программы, которые служат для управления устройствами, входящими в стандартный комплект компьютера. Эти драйверы подключаются к системе автоматически после перехода компьютера в нормальное рабочее состояние. Загружаемые (внешние, устанавливаемые) драйверы – это программы, хранящиеся на устройствах внешней памяти. Загружаемые драйверы предназначены для управления устройствами, которые отличаются от стандартных по своим техническим параметрам или особыми режимами эксплуатации. Возможность использования загружаемых драйверов облегчает адаптацию операционной системы к новым внешним устройствам.

Второй уровень СПО – программы для управления логическими/виртуальными ресурсами. Этот уровень ориентирован на пользователя. Команды данного уровня не зависят от физических устройств, они обращены к предыдущему уровню. В вычислительной системе управление логическими ресурсами осуществляют программы, ориентированные на сглаживание аппаратных особенностей для создания более комфортных условий в работе пользователя. Уровень логических ресурсов создает некоторое обобщенное устройство, одно на всю систему, и пользователь работает в терминах этого обобщенного устройства. А уже программы логического уровня сами определяют, к какой из программ управления физическими устройствами надо обратиться, чтобы запрос пользователя к логическому устройству правильно оттранслировать к конкретному физическому устройству.

На базе этого уровня могут создаваться виртуальные логические ресурсы. Логическое/виртуальное устройство (ресурс) – это устройство, эксплутационные характеристики которого реализованы чисто программным путем (например, имитация оптического диска в оперативной памяти). Уровни управления физическими и виртуальными ресурсами составляют наиболее общую часть системного программного обеспечения вычислительной системы – операционную систему. Основное назначение операционной системы заключается в том, чтобы скрыть от пользователя ненужные ему подробности функционирования вычислительной системы. Значительная часть функций операционной системы заключается в обслуживании устройств, выполняющих операции ввода–вывода.

Третий уровень СПО – программы технической диагностики и облуживания. Часть названных программ входит в состав программ ОС, которые устанавливаются вместе с ней, а другая часть – это программы, созданные другими компаниями, которые устанавливаются отдельно и в обладают большими диагностическими способностями.

Четвертый уровень СПО – системы программирования. Как уже говорилось ранее, системы программирования в основном ориентированы на конкретные вычислительные системы и обеспечивают поддержание этапов жизни программы: проектирование, кодирование, тестирование и отладка, изготовление программного продукта.

Слой 3 ВС – прикладные программы пользователей. Самый верхний слой ВС составляют прикладные программы пользователей, утилиты, оболочки и часть инструментальных средств для разработки программ. На этом иерархическом уровне разница между прикладным и системным программным обеспечением не столь очевидна. В заключение отметим одно важное обстоятельство. Надо понимать, что каждый слой инкапсулирует функциональные возможности всех нижележащих слоев. Только на основе функций всех нижележащих слоев следующий (вверх по иерархии) слой строит свои функции, более сложные и более мощные, которые, в свою очередь, оказываются фундаментом для создания еще более мощных функций вышележащего слоя. Такая организация системы существенно упрощает ее разработку, так как позволяет сначала определить «сверху вниз» функции слоев и межслойные интерфейсы, а затем при детальной реализации постепенно наращивать мощность функций слоев, двигаясь «снизу вверх».

Заключение

Программное обеспечение – это совокупность программ, предназначенная для решения задач на ПК, которое является неотъемлемой частью компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. Все программное обеспечение, можно условно разделить на две категории: системное программное обеспечение и прикладное программное обеспечение.

Системное программное обеспечение — это комплекс программ, которые обеспечивают эффективное управление компонентами вычислительной системы, такими как процессор, оперативная память, каналы ввода-вывода, сетевое оборудование, выступая как «межслойный интерфейс» с одной стороны которого аппаратура, а с другой приложения пользователя. В отличие от прикладного программного обеспечения, системное не решает конкретные прикладные задачи, а лишь обеспечивает работу других программ, управляет аппаратными ресурсами вычислительной системы и т.д. Системное ПО управляет ресурсами компьютерной системы и позволяет пользователям программировать в более выразительных языках, чем машинных язык компьютера. Состав системного ПО мало зависит от характера решаемых задач пользователя.

К системному программному обеспечению относятся:

• операционные системы;
• интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователя с ОС;
• системы управления файлами;
• системы программирования;
• утилиты.

Системное программное обеспечение предназначено для: 

• создания операционной среды функционирования других программ (другими словами, для организации выполнения программ); 
• автоматизации разработки (создания) новых программ;
• обеспечения надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети; 
• проведения диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей; 
• выполнения вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

Cписок использованной литературы.

1. Васильев В. Г. Системное программное обеспечение: учеб. пособие/ В. Г. Васильев. Тверь: ТГТУ, 2009. 160 с.
2. А. В. Гордеев, А. Ю. Молчанов. Системное программное обеспечение. Питер: 2001. 736 c.