Классификация программного обеспечения компьютера. Взаимосвязь аппаратного и программного обеспечения компьютера.

 

Современные компьютеры можно считать универсальны­ми, поскольку они применяются для автоматизации обра­ботки и обмена самой разной информацией практически во всех отраслях современной жизни. Эта универсальность до­стигается, в первую очередь, применением огромного коли­чества самого разного программного обеспечения, реализую­щего собственно операции по обработке информации.

 

Условно, программное обеспечение можно разделить на два крупных блока:

 

1. Системное программное обеспечение. Сюда относятся программы, обеспечивающие выполнение общих для всех программ технических задач, взаимодействие с аппаратурой.

• Ядро операционной системы. Функции этих программ, данных и библиотек функций — управление выполнением программ, оперативной памятью, обеспечение взаимодействия программ.
• Системные библиотеки функций. Сюда входят биб­лиотеки и программы, обеспечивающие работу с устройствами внешней памяти (файловые системы),устройств ввода/вывода (обеспечение интерфейса с пользователем) и др. В большинстве современных ОС в ядро или важные системные библиотеки также входят библиотеки для работы с сетями.
• Драйверы. Программное обеспечение, разрабатыва­емое поставщиками аппаратных средств и в опера­ционной системе управляющее нестандартными (непредусмотренными при разработке ОС) устройства­ми. Драйвер обеспечивает выполнение стандарт­ных для класса устройств функций, что позволяет разрабатывать новые, более совершенные устройст­ва и применять их без принципиальных модификаций ОС.
• Утилиты. Небольшие программы, реализующие частные технические задачи по обслуживанию компьютера: архивирование, контроль состояния устройств внешней памяти, поиск нужных файлов и пр.

2. Прикладное программное обеспечение. Сюда отно­сятся программные комплексы, обеспечивающие вы­полнение различных прикладных задач, т. е. выпол­нение фактических задач пользователей. Множество таких программ и комплексов огромно и исчерпываю­щей классификации не поддается. Среди таких комп­лексов можно выделить несколько часто используе­мых видов:

• Офисные пакеты. Комплексы программ, решаю­щих основные задачи делопроизводства: подготовку документов, выполнение подсчетов, презентации, ведение переписки и организацию работы и др.
• Системы управления балами данных (СУБД), справочные системы и оболочки автоматизированных информационных систем. Эти программы позволя­ют организовать ввод, хранение и работу с больши­ми объемами специализированных данных. СУБД часто являются общими компонентами, обеспечива­ющими работу большого количества специализиро­ванных комплексов.
• Программы обработки графической информации. Крупный класс программ, целью применения которых является формирование какого-либо изображения. Среди них можно упомянуть программы обработки фотоизображений, издательские комплексы, системы подготовки реалистичных трехмерных изображений и многие другие.
• Среды разработки. Программные комплексы, включающие специализированные текстовые редакторы, трансляторы, средства отладки и контроля за исполнением программ, средства разработки дополнительных элементов программ, библиотеки компонентов и многие другие средства, используемые профессиональными разработчиками системного и прикладного программного обеспечения.

Эффективная реализация тех или иных задач требует не только специализированного программного обеспечения, но и предъявляет определенные требования к применяемой ап­паратуре.

При этом исходят из того, что необходимые задачи дол­жны быть решены без привлечения чрезмерно дорогостоя­щей аппаратуры, возможности которой все равно не будут востребованы.

 

Чаще всего рассматривают следующие варианты:

Компьютеры для решения задач делопроизводства. Основным требованием к таким компьютерам является вы­сокая надёжность. Здесь не требуется высокая производите­льность, большие объемы оперативной памяти, качествен­ный вывод и ввод звука, но необходимо достаточно качест­венное (хотя и не так быстро обновляемое) изображение на мониторе, высокая надежность хранения данных, хорошая сетевая поддержка. Такие машины, как правило, комплек­туются принтерами, обеспечивающими высокое качество монохромного отпечатка при его минимальной стоимости — лазерными и светодиодными.

Домашние компьютеры. Основные (то есть в данном слу­чае требующие специального учета) задачи таких компьюте­ров связаны с подключением довольно большого количества разнообразной периферии, необходимостью запуска графи­ческих программ (игровых), т. е. применение графических акселераторов, качественное воспроизведение звука. Мони­торы таких компьютеров должны работать быстро, соответ­ствовать санитарным нормам, но не обязательно точно отра­жать оттенки. Домашние ПК не обязательно должны иметь высоконадежные крупные системы хранения данных.

Компьютеры для обработки графической информации. Такие машины, в зависимости от характера графики, дол­жны иметь большие профессиональные мониторы, профес­сиональные графические ускорители, мощные и точные сис­темы печати. Практически всем таким компьютерам требу­ются мощные процессоры и большие объемы оперативной памяти. Сходные требования, с поправкой на специфику, предъявляются и к компьютерам для обработки звука. Для таких задач существует большое количество специализиро­ванных периферийных устройств — различные принтеры, графические планшеты для художников и инженеров, сис­темы цветовой калибровки и пр.

 

 

Операционная система: понятие, основные функции. Примеры операционных систем, многообразие операци­онных систем.

 

С формальной точки зрения, чем меньше «посторонних» по отношению к конкретной программе действий выполняет компьютер, чем меньше дополнительных условий для ее ра­боты требуется — тем лучше. Но на практике значительная часть действий, которые необходимо выполнить программе (особенно действий по взаимодействию с аппаратурой), — типовые, являются общими для многих программ. Кроме того, если каждая программа полностью независима от ос­тальных и полностью управляет всеми ресурсами, то коор­динировать работу затруднительно, работоспособность компьютера зависит от каждой программы, а наблюдать за ситуацией может только человек.

До тех пор, пока компьютеры не имели никаких лишних ресурсов, существование каких-то вспомогательных про­грамм было невозможно. С разработкой машин второго поко­ления возникла задача сокращения простоя машины между запуском расчетных задач, поскольку появились средства ускоренного ввода программ и данных (перфокарты и перфо­ленты с автоматическими считывателями). В этот период были созданы первые координирующие исполнение програм­мы — менявшие задачи по мере их завершения.

Позднее из этих программ выросли современные опера­ционные системы: комплексы программ и данных, выпол­няющие задачи управления взаимодействием программ, ап­паратуры и пользователей между собой.

Во-первых, задачей операционных систем (ОС) является управление ресурсами: процессорным временем, оператив­ной памятью, доступом к устройствам внешней памяти.

Во-вторых, обеспечение взаимодействия программ (между собой и аппаратурой).

В-третьих, в современных операционных системах появи­лась задача обеспечения взаимодействия с пользователем (человеко-машинный интерфейс) и с другими компьютера­ми — в сетях.

Основной компонент операционной системы — ядро. Ядро — это комплекс программ, постоянно присутствующий в оперативной памяти и выполняющий задачи управления про­цессами и памятью. Помимо этого, операционная система со­держит библиотеки функций, выполняющих конкретные за­дачи. К этим библиотекам обращаются прикладные програм­мы для выполнения типовых задач. Например, как часть такой библиотеки реализуются программы управления данны­ми на внешних носителях — поддержки файловых систем.

Как правило, операционная система поставляется с набо­ром прикладных программ, которые обеспечивают выполне­ние некоторых типовых задач. Такие вспомогательные про­граммы называются утилитами.

Существует большое количество операционных систем и вариантов их исполнения. Классифицируют их по разным основаниям, наиболее популярно деление:

1) По способу управления выполняемыми процессами:

• однозадачные. В один момент времени выполняется одна задача, только по окончанию исполнения управление передается следующей (или процессору команд ОС);
• многозадачные. В оперативной памяти присутствует несколько программ, которые с точки зрения поль­зователя выполняются одновременно. На практике ОС переключается от одной программы к другой.

2) По разделению среды пользователей:

• однопользовательские. Это ОС, не предусматривающие разделение ресурсов между пользователями (т. е. не различающими пользователей);
• многопользовательские. Это ОС, имеющие в своем составе средства разграничения ресурсов между пользователями.

В настоящий момент активно используются две линии операционных систем:

1. операционные системы линии UNIX;
2. операционные системы линии Windows.

Все эти ОС являются многозадачными, многопользовате­льскими, обеспечивают взаимодействие с широким спектром аппаратуры, предусматривают расширение возможно­стей за счет разработки самых разных программ. В составе этих ОС в том или ином виде поставляются средства органи­зации графического интерфейса пользователя.

Все они имеют свои достоинства и недостатки, выбор конкретной ОС обуславливается задачами и предпочтениями пользователя.