Разновидности программ для компьютеров
ЭВМ или компьютер, состоит из двух взаимосвязанных и взаимодействующих компонентов: электронных блоков (аппаратуры) и программного обеспечения. Программное обеспечение (ПО) - совокупность программ и правил, позволяющая использовать ЭВМ для решения различных задач. ПО делится на прикладное и системное.
Прикладное ПО (ППО) - совокупность программ, предназначенных для решения конкретных задач. ППО разрабатывается самим пользователем в зависимости от интересующей его задачи. ППО делится на кроссовое и тестовое.
Кроссовое программное обеспечение (КПО) - предназначено для работы с соответствующей микроЭВМ и ее программами, но реализованное на ВМ других классов или другого типа.
Тестовое программное обеспечение (ТПО) - совокупность предназначенных для проверки работоспособности устройств, входящих в состав микроЭВМ на стадиях ее изготовления, эксплуатации и ремонта.
Системное ПО (СПО) - совокупность программ и языковых средств, предназначенных для поддержания функционирования ЭВМ и наиболее эффективного выполнения его целевого назначения. По функциональному назначению СПО делится на операционные системы и системы программирования.
Операционная система (ОС) - комплекс программ, предназначенный для обеспечения определенного уровня эффективности вычислительной системы за счет автоматизированного управления ее работой и представляемых пользователям услуг. Эту систему можно рассматривать как программное продолжение и расширение аппаратуры микроЭВМ.
Система программирования (СП) - совокупность языка программирования и соответствующего ему языкового процессора, обеспечивающие автоматизацию отработки и отладки программ. Программные компоненты системы программирования работают под управлением операционной системы наравне с прикладными программами пользователя.
3.2. Операционная система: свойства, режимы работы, типы, назначение и основные функции
Свойства операционной системы:
1. НАДЕЖНОСТЬ - должна определять и диагностировать ошибки, восстанавливаться после большинства характерных ошибок, произошедших по вине пользователя, защищать пользователя от его собственных ошибок или минимизировать вред, который они могут оказать на программное окружение.
2. ЗАЩИТА - должна защищать выполняемые задачи от взаимного влияния их друг на друга.
3. ПРЕДСКАЗУЕМОСТЬ - должна отвечать на запросы пользователя предсказуемым образом, результаты выполнения команд пользователя должны быть одними и теми же вне зависимости от последовательности, в которой эти команды посылаются на исполнение (при соблюдении установленных в системе правил).
4. УДОБСТВО – намного облегчает работу пользователя и освобождает его от бремени задач по определению различных ресурсов и по управлению этими ресурсами, должна быть спроектирована с учетом основных факторов человеческой психологии.
5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ – должна максимально повысить использование системных ресурсов пользователем, система не должна использовать большое количество ресурсов.
6. ГИБКОСТЬ. Системные операции могут настраиваться для согласования поведения пользователя. Ресурсы могут быть увеличены (уменьшены) для того, чтобы улучшить эффективность и доступность.
7. РАСШИРЯЕМОСТЬ. Можно добавлять новые программные средства.
8. ЯСНОСТЬ. Пользователь может оставаться в неведении относительно вещей, существующих ниже уровня интерфейсной системы. В тоже время он должен иметь возможность узнать о системе столько, сколько он хочет.
Причиной существования операционных систем являются задачи по распределению ресурсов и задач по управлению этими ресурсами. Цель управления ресурсами заключается в том, чтобы добиться эффективного использования ресурсов пользователем, а также освободить пользователя от бремени задач по оперированию ресурсами. Под ресурсами микроЭВМ подразумевается следующее: процессорное время, оперативная память, периферийные устройства и математическое обеспечение.
Процессорное время - время доступа к процессору и, следовательно, время счета. Для эффективного использования процессорного времени требуется сложный механизм разделения времени - механизм, использующий одновременную работу центрального процессора (ЦП) и устройства ввода/вывода информации.
Оперативная память. Программа может выполняться, если есть доступ к центральному процессору, она оказывается в оперативной памяти и исполняется, а так как память дефицитна, система должна использовать ее с максимальной эффективностью.
Периферийные устройства. С большинством периферийных устройств в каждый момент времени может работать только один пользователь. Такая работа периферийных устройств может привести к неэффективному их использованию, если время счета программы довольно велико. Устройства с быстрым доступом разделяются между пользователями с помощью системы управления файлами. Задержки, возникающие при работе с периферийными устройствами быстрого доступа, вполне удовлетворительны виду скорости этих устройств и в виду интервалов времени между программными запросами ввода/вывода. Так как большинства мини-ЭВМ имеют по одному ЦП, медленность работы этого устройства может привести к приостановке выполнения программ. Для того чтобы этого не было, операционная система обслуживания ввода/вывода включает механизм, который называется СПУЛИНГОМ. Спулинг - процедура автоматической записи на магнитный диск данных, предназначенных для вывода на принтер, и распечатки их по мере готовности последнего.
Ресурсы математического обеспечения - представляют собой доступные пользователю функции, предназначенные для работы с данными и для контроля над выполнением программ. Среди этих ресурсов находятся сервисные программы по управлению файлами и по обслуживанию ввода/вывода, программ системного планирования и системные библиотеки.
Освободив пользователя от забот по распределению ресурсов, операционная система может обеспечить функционирование микроЭВМ в одном из режимов: однопрограммный; многопрограммный; многозадачный.
Многопрограммный (мультипрограммный) режим, в котором несколько независимых друг от друга программ выполняют обработку данных одновременно. При этом программы делят ресурсы ЭВМ между собой. Основой мультипрограммного режима является совмещение во времени работы центрального процессора и выполнения операций периферийных устройств. Достоинство этого режима – более эффективное использование ресурсов ЭВМ и повышение ее пропускной способности. Многопрограммный режим возможен только в мультисистеме (системе с несколькими ЦП).
Многозадачный (мультизадачный) режим, предусматривающий параллельное, т.е. одновременное выполнение более чем одной программы по разным задачам, использующим результат одной задачи как исходные данные для другой, другими словами в операционной системе должны быть средства, позволяющие задачам взаимодействовать друг с другом. В этом режиме идет параллельное вычисление по всем задачам.
ОС является посредником между ЭВМ и пользователем. ОС осуществляет анализ запросов пользователя и обеспечивает их выполнение. Запрос представляется последовательностью команд на особом языке директив операционной системы. Операционная система может выполнять запросы в разных режимах, поэтому операционные системы можно разделить на следующие типы:
- операционная система пакетной обработки;
- операционная система разделения времени;
- операционная система реального времени;
- диалоговая операционная система.
Операционная система пакетной обработки - система, которая обрабатывает пакет заданий, подготовленных пользователями. Пакет заданий поступает в ЭВМ и взаимодействие между пользователем и заданием во время вычислительного процесса невозможно. Может функционировать однопрограммном и мультипрограммном режимах.
Операционная система разделения времени – обеспечивает одновременное обслуживание многих пользователей, позволяет любому пользователем взаимодействовать со своим заданием. Эффект одновременной работы достигается разделением ресурсов между несколькими вычислительными процессами, которые заданы разными пользователями. Операционная система выстраивает очередь из поступающих заданий, выделяет квант процессорного времени каждому заданию согласно очереди. Выполнив первое задание, система отсылает его в конец очереди и переходит ко второму и т.д. Обычно работает в однопрограммном и мультизадачном режимах.
Операционная система реального времени - система, которая гарантирует оперативное выполнение запросов в течение заданного интервала времени. При этом скорость вычислительных процессов в ЭВМ должна согласоваться с ходом реального времени. Чаще всего работает в однозадачном режиме.
Диалоговая операционная система - предназначена для индивидуального пользования и обеспечивают удобную форму диалога ЭВМ с пользователем через дисплей при вводе и выполнении команд. Функционирует обычно в однопрограммном режиме.