СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭВМ

Программа – упорядоченная совокупность команд (инструкций), написанная на понятном исполнителю языке.

Одной из составляющих ветвей информатики является программное обеспечение (ПО, software) – совокупность программ, выполняемых вычислительной системой, и необходимой для их эксплуатации документации. Структура ПО неоднородна и включает несколько уровней: системный, служебный, инструментальный, прикладной.

На низшем уровне находятся комплексы программ, осуществляющих интерфейсные функции (посреднические между человеком и компьютером, аппаратным и программным обеспечением, между одновременно работающими программами), т.е. распределяющие различные ресурсы компьютера. Программы этого уровня называются системными. Любые пользовательские программы запускаются под управлением комплексов программ, называемых операционными системами.

Следующий уровень – это служебное программное обеспечение. К программам этого уровня относятся драйверы и утилиты, выполняющие различные вспомогательные функции. Это могут быть диагностические программы, используемые при обслуживании различных устройств (гибкого и жёсткого диска), тестовые программы, представляющие комплекс программ технического обслуживания, архиваторы, антивирусы и т.п. Служебные программы, как правило, работают под управлением операционной системы (хотя могут и непосредственно обращаться к аппаратному обеспечению), поэтому они рассматриваются как более высокий уровень. Зачастую системный и служебный уровни объединяются в один класс системного программного обеспечения (рис. 5.1), предназначенного для обеспечения работоспособности компьютеров и сетей ЭВМ.

Рис. 5.1. Программное обеспечение

Инструментальное программное обеспечение предназначено для создания других программ. Процесс создания новых программ на языке машинных команд (кодов) очень сложен и кропотлив, поэтому он низкопроизводителен. На практике большинство программ составляется на формальных языках программирования, которые более близки к естественному или математическому, следовательно, проще и производительней в работе, а перевод программ на язык машинных кодов осуществляет компьютер посредством инструментального программного обеспечения. Программы инструментального программного обеспечения управляются системными программами, поэтому они относятся к более высокому уровню.

Прикладное программное обеспечение (пакеты прикладных программ – ППП) – самый большой по объёму класс программ. Это программы, удовлетворяющие нужды конечного пользователя. В мире существуют тысячи различных профессий, тысячи различных увлечений, и большинство из них в настоящее время имеет множество своих прикладных программных продуктов. Прикладное программное обеспечение также управляется системными программами и имеет более высокий уровень.

Предложенная классификация программного обеспечения является в большей мере условной, так как в настоящее время программные продукты многих фирм стали объединять в себе программные элементы из разных классов. Например, операционная система Windows, являясь комплексом системных программ, в своём составе содержит блок служебных программ (дефрагментация, проверка, очистка диска и др.), а также текстовый процессор WordPad, графический редактор Paint, которые принадлежат классу прикладных программ. Чем богаче в целом системное ПО, тем продуктивнее становится работа на компьютере.

Между отдельными программами компьютерной системы, как и между её узлами и блоками, существует тесная взаимосвязь. Такая взаимосвязь обеспечивается распределением ПО между несколькими взаимодействующими уровнями. Каждый вышележащий уровень, опираясь на программное обеспечение нижележащих уровней, повышает функциональность всей системы. Взаимосвязь между программами системного ПО можно представить с помощью схемы (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Системное программное обеспечение

Базовое ПО в архитектуре компьютера занимает особое положение. С одной стороны, его можно рассматривать как составную часть аппаратных средств, с другой – оно является одним из программных модулей операционной системы. Базовым ПО в ПК является BIOS (Basic Input/Output System – базовая система ввода/вывода). BIOS «зашивается» в флеш-микросхему ПЗУ производителем материнской платы, поддерживает процессы ввода/вывода, позволяет управлять конфигурацией имеющегося на плате оборудования и проводить его тестирование при включении питания (POST – Power On Self Test). Перечислим основные процедуры такого тестирования:

- проверка работоспособности системы управления электропитанием;

- инициализация системных ресурсов и регистров микросхем;

- тестирование оперативной памяти;

- подключение клавиатуры;

- тестирование портов;

- инициализация контроллеров и подключение жёстких дисков.

При тестировании оборудования BIOS сравнивает данные системной конфигурации с информацией, хранящейся в CMOS – специальной энергозависимой памяти, расположенной на системной плате. Именно эта память хранит последние сведения о системных компонентах, текущую дату и время, а также пароль на вход в BIOS или загрузку операционной системы (если он установлен). Хранение данных в CMOS и питание системного таймера поддерживается специальным источником (батарейкой), а при изменении настроек BIOS информация обновляется.

Важной функцией BIOS является загрузка операционной системы (ОС) с одного из внешних устройств (различных носителей или адаптеров). В современных ПК BIOS позволяет управлять режимами потребляемой мощности. На большинстве ПК производителем программы BIOS является компания Award Software.

Основу системного ПО составляют операционные системы, к которым примыкает комплекс служебных или сервисных программ (это используемые при работе или техническом обслуживании диагностические программы, архиваторы, программы для борьбы с вирусами и другие вспомогательные программы).

Базовые понятия ОС

Операционная система – комплекс программ, предназначенных для управления вычислительными ресурсами и выполнением пользовательских программ. С одной стороны, ОС опирается на базовое ПО, с другой – является опорой для приложений более высокого уровня. Основное назначение ОС – посредничество. Оно заключается в обеспечении трёх видов интерфейса:

- интерфейса пользователя – между пользователем и программно-аппаратными средствами ЭВМ;

- аппаратно-программного интерфейса – между аппаратным и программным обеспечением;

- программного интерфейса – между различными видами программного обеспечения.

Основные функции ОС:

- осуществление диалога с пользователем;

- работа в пакетном режиме;

- управление вводом, выводом и передачей данных между внутренними и внешними устройствами;

- планирование и организация процессов запуска и выполнения программ;

- распределение ресурсов (ОП, процессора, внешних устройств);

- управление файловой системой;

- поддержка работы периферийных устройств;

- вспомогательные операции обслуживания.

ОС скрывает от пользователя и программ верхнего уровня все сложности взаимодействия с аппаратными ресурсами компьютера, представляя более удобный интерфейс.

Типы интерфейсов пользователя.

1. Командный интерфейс, называется также интерфейсом командной строки. В этом виде интерфейса человек подаёт «команды» компьютеру, осуществляя их ввод с клавиатуры в поле командной строки.

2. Графический интерфейс WIMP (Window – окно, Image – образ, Menu – меню, Pointer – указатель). Характерной особенностью этого вида интерфейса является ведение диалога с пользователем с помощью графических образов – меню, окон, других элементов управления. Хотя и в этом интерфейсе подаются команды машине, но это делается «опосредованно», через графические элементы. Основным устройством управления становится не клавиатура, а мышь, устройство позиционирования или сенсорный экран.

3. Естественный интерфейс SILK (Speech – речь, Image – образ, Language – язык, Knowlege – знание). Этот вид интерфейса наиболее приближен к обычной, человеческой форме общения. В этом интерфейсе идёт обычный «разговор» человека и компьютера. При этом компьютер распознаёт команды, анализируя человеческую речь и находя в ней ключевые фразы. Результат выполнения команд он также преобразует в понятную человеку форму.