СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Структура системного программного обеспечения

На рис.2 представлена структура системного программного обеспечения — базового программного обеспечения, которое, как правило, поставляется вместе с компьютером, и сервисного программного обеспечения, которое может быть приобретено дополнительно.

Базовое программное обеспечение (base software) — минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Сервисное программное обеспечение — программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя.

Рис.2. Классификация системного программного обеспечения компьютера

Базовое программное обеспечение

В базовое программное обеспечение входят:

Ø операционная система;

Ø операционные оболочки (текстовые и графические);

Ø сетевая операционная система.

Операционная система (ОС) – система программ, реализующая интерфейс между аппаратурой ЭВМ и пользователями. Согласно своему назначению ОС выполняет два вида взаимосвязанных функций и рассматривается в двух аспектах:

- управление распределением ресурсов вычислительной системы для обеспечения ее эффективной работы; ОС является менеджером ресурсов;

- обеспечение пользователей набором средств для облегчения проектирования, программирования, отладки и сопровождения программ; ОС является виртуальной машиной, предоставляющей пользователю удобный интерфейс.

Схематично роль ОС в организации вычислительного процесса представлена на рисунке

ОС как менеджер ресурсов должна обеспечивать:

· загрузку пользовательских программ в оперативную память;

· выполнение этих программ путем организуя работу процессора;

· работу с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д. (как правило, ОС управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные.);

· стандартный доступ к различным устройствам ввода/вывода, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства.

При этом в современных вычислительных системах реализуются следующие возможности:

· параллельное (или псевдопараллельное, если машина имеет только один процессор) исполнение нескольких задач;

· распределение ресурсов компьютера между задачами;

· организация взаимодействия задач друг с другом;

· взаимодействие пользовательских программ с нестандартными внешними устройствами;

· организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов;

· защита системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей и их программ.

В итоге можно сказать, что функцией ОС как менеджера ресурсов является распределение процессоров, памяти, устройств и данных между процессами, конкурирующими за эти ресурсы согласно выбранным критериям эффективности. Критерии рассматриваются далее (это, например, пропускная способность или реактивность системы).

Для решения общих задач управления ресурсами разные ОС используют различные алгоритмы, что в конечном счете и определяет их облик в целом, включая характеристики производительности, область применения и пользовательский интерфейс.

ОС как виртуальная машина должна предоставлять некий интерфейс, избавляющий пользователя от непосредственной работы с аппаратурой и организации вычислительного процесса (в частности, распределения ресурсов и их защиты). Здесь можно говорить о двух уровнях (или видах) интерфейсов:

· пользовательском, предназначенном для работы с готовыми приложениями; это все интерфейсные средства в диапазоне от командной строки до развитых графических оболочек;

· программном, или интерфейсе прикладного программирования, представляющем собой средства для обращения к возможностям ОС при создании собственных приложений (фактически это системные функции, доступные разработчику).

Операционная оболочка (operation shell) – комплекс программ, ориентированных на определенную операционную систему и предназначенный для облегчения диалога между пользователем и компьютером при выполнении определенных видов деятельности на компьютере.

Операционные оболочки дополняют и расширяют пользовательский интерфейс ОС за счет наглядного представления объектов (файлов, каталогов, дисков), использования систем меню и горячих клавиш.

Операционные оболочки предоставляют следующие услуги:

· работа с дисками (просмотр дерева каталогов, получение информации о состоянии диска, форматирование дисков);

· работа с файлами и каталогами (создание, просмотр содержимого, копирование, перенос, переименование, удаление, изменение атрибутов файлов и каталогов; редактирование текстовых файлов; создание архивов);

· дополнительные возможности (подключение к сети, создание пользовательских меню, подключение внешних редакторов и др.).

В соответствии со способом представления объектов оболочки можно разделить на два класса:

- графические, где используются визуальные средства представления (иконки, пиктограммы) и технология манипулирования объектами путем «перетаскивания»;

- неграфические (текстовые), где объекты представлены именами и обрабатываются посредством команд, систем меню и горячих клавиш.

Это разделение не является жестким, поскольку в большей или меньшей степени средства одного класса присутствуют и в другом.

Виды операционных оболочек и формы их использования определяются основным назначением операционной системы, кругом решаемых задач и уровнем профессионализма пользователя.

- Для современных ОС Windows (настольных ОС общего назначения) графические оболочки являются «родными», т.е. неотделимы от ОС, тогда как оболочки другого класса устанавливаются как отдельные приложения. Первые ориентированы на предоставление возможности работы с ОС пользователю с минимальным уровнем подготовки, прежде всего непрофессионалу, и не предполагают решения какого-либо специфического класса задач с помощью компьютера. Вторые используются как правило профессионалами, поскольку в подавляющем большинстве реальных применений повышают надежность и эффективность (скорость и качество) работы с данными.

Классическим и наиболее известным представителем неграфических оболочек является Norton Commander – оболочка для ОС MS DOS, принципы построения и функционирования которой легли в основу построения последующих оболочек. В настоящее время для ОС Windows в основном используются оболочки Far Manager и Total Commander, которые постоянно развиваются.

- ОС Unix как профессиональная серверная, напротив, исходно предполагает только интерфейс командной строки; использование оболочек диктуется желанием повысить удобство работы. ОС Linux, базируясь на принципах Unix, но, претендуя на ту же роль, что и Windows, занимает некое промежуточное положение и исходно предполагает использование оболочек, устанавливаемых как компоненты системы, хотя они и представляют собой отдельные приложения. Тем не менее подход к работе с операционными оболочками в этих системах один.

Здесь из популярных текстовых оболочек можно назвать, например, Midnight Commander. Работа с графическими оболочками реализуется несколько иначе, чем в Windows. Популярны, например, менеджеры KDE, Gnome, Afterstep и др.

- Наиболее совершенной в плане предоставления пользователю удобств посредством операционных оболочек является операционная система MacOS, располагающая одновременно всеми видами оболочек. Так, система имеет встроенную поддержку графического интерфейса. Для удобства работы профессионалов в версии X имеется юниксоподобная консоль. Также имеется встроенная оболочка Finder, объединяющая в себе основные черты Norton-подобных оболочек и графический интерфейси системы меню Windows.

Операционные среды. Под операционной средой (operating environment) понимается комплекс средств, обеспечивающих разработку и выполнение прикладных программ и представляющих собой набор функций и сервисов операционной системы и правил обращения к ним. Это понятие отражает аспект рассмотрения операционной системы как виртуальной машины. В общем случае операционная среда включает операционную систему, программное обеспечение, интерфейсы прикладных программ, сетевые службы, базы данных, языки программирования и другие средства выполнения работы на компьютере – в зависимости от решаемых задач. Очевидно, что операционные оболочки являются компонентами операционной среды.

В такой трактовке примерами операционных сред могут служить следующие:

ОС Windows + Adobe Photoshop + Adobe Illustrator + Macromedia Dreamweaver + Internet Explorer + вспомогательные средства – операционная среда WEB-разработчика;

Однако использование термина «операционная среда» объясняется прежде всего тем, что одна операционная система может поддерживать несколько операционных сред путем эмуляции функций других операционных систем. Такая поддержка на разных этапах развития ОС в зависимости от целей и класса ОС может быть более или менее целесообразной.

Классификация ОС

Для построения классификации ОС прежде всего необходимо выбрать основание классификации. Таких оснований множество, но наиболее существенными можно считать следующие:

· область использования ОС;

· типы аппаратной платформы;

· методы проектирования;

· реализация внутренних алгоритмов управления ресурсами.

Классификация по области использования:

- настольные ОС (Desktop Operating System) – ОС, ориентированные на работу отдельного пользователя в различных предметных областях (разработка программ, работа с документами и т.п.); основными чертами настольных ОС являются универсальность и ориентированность на пользователя; представители – MacOS, Windows;

- серверные ОС, использующиеся в серверах сетей как центральное звено, а также в качестве элементов систем управления; основной чертой серверных ОС является надежность; представители – семейство UNIX, Windows NT;

- специализированные ОС, ориентированные на решение узких классов задач с жестким набором требований (высокопроизводительные вычисления, управление в реальном времени); системы такого рода практически неразрывно связаны с аппаратной платформой; представители – QNX, редуцированные и специализированные версии UNIX, системы собственной разработки;

- мобильные ОС – вариант развития настольных ОС на аппаратной платформе КПК; основные черты – удобство использования и компактность; представители – PalmOS, Windows CE.

Безусловно, данная классификация не является абсолютно жесткой, т.е. одна и та же система может исполнять различные функции. Примером тому служит использование Linux с графической оболочкой в качестве настольной ОС или Windows NT в качестве серверной. Однако каждая ОС «сильна» только в своем классе.

Несложно заметить, что каждый класс ОС из приведенной классификации работает на своей аппаратной платформе, так что эта классификация в той или иной мере является и классификацией по типу этой платформы. Можно, однако, попытаться провести более строгую классификацию такого рода, выделив, в частности, в отдельные классы:

- ОС для платформы х86, однопроцессорные варианты;

- ОС для платформы х86, многопроцессорные варианты;

- ОС для мобильных устройств;

- встраиваемые ОС (ОС таких устройств, как принтеры, ЦФК и т.п.).

По внутренним алгоритмам управления ресурсами можно создать несколько бинарных классификаций:

- многозадачные /однозадачные ОС

- многопользовательские /однопользовательские ОС и т.п.

Последняя классификация будет уточняться по мере рассмотрения механизмов управления ресурсами.

Наиболее традиционное сравнение ОС осуществляется по следующим характеристикам процесса обработки информации:

управление памятью (максимальный объем адресуемого пространства, типы памяти, технические показатели использования памяти);

функциональные возможности вспомогательных программ (утилит) в составе операционной системы;

наличие компрессии диска;

возможность архивирования файлов;

поддержка многозадачного режима работы;

поддержка сетевого программного обеспечения;

наличие качественной документации;

условия и сложность процесса инсталляции.

Сетевые операционные системы — комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процессы управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах. Сетевые операционные системы используют архитектуру клиент-сервер или одноранговую архитектуру. Вначале сетевые операционные системы поддерживали лишь локальные вычислительные сети (ЛВС), сейчас эти операционные системы распространяются на ассоциации локальных сетей. Наибольшее распространение имеют LAN Server, NetWare, VINES, ОС из семейства Windows. Они оцениваются по комплексу критериев: производительность, разнообразие возможностей связи пользователей, возможности администрирования.

Сервисное программное обеспечение

Расширением базового программного обеспечения компьютера является набор сервисных, дополнительно устанавливаемых программ, которые можно классифицировать по функциональному признаку следующим образом:

Ø программы диагностики работоспособности компьютера;

Ø антивирусные программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и восстановление зараженных файлов;

Ø программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль сохранности файловой системы на логическом и физическом уровнях, сжатие дисков, создание страховых копий дисков, резервирование данных на внешних носителях и др.;

Ø программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия информации в файлах с целью уменьшения объема памяти для ее хранения;

Ø программы обслуживания сети.

Эти программы часто называются утилитами.

Утилиты — программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т.п.).

Наибольшее распространение сегодня имеют комплекты утилит:

Ø Norton Utilities — фирма Symantec;

Ø Checkit PRO Deliuxe — фирма Touch Stone;

Ø PC Tools for Windows;

Антивирусные продукты оцениваются по ряду критериев:

Ø точность обнаружения (идентификации) вируса;

Ø возможность защиты данных от инфицирования;

Ø эффективное устранение обнаруженных вирусов (восстановление файлов);

Ø простота использования;

Ø стоимость;

Ø способность работы в локальных сетях;

возможность обнаружения и устранения boot-вирусов дисков. Наиболее известные антивирусные программы:

Avira AntiVir, ESET NOD32, Антивирус Касперского;

Минимальный состав системного программного обеспечения современных персональных компьютеров

В поставку персонального компьютера для обеспечения его нормального функционирования обычно входят:

§ операционная система MS Windows;

§ текстовая оболочка операционной системы Norton Commander;

§ утилиты и программы для обслуживания установленных дополнительных устройств;

§ программы диагностики и тесты ЭВМ.

Возможны и другие варианты комплектации. Следует помнить, что системное программное обеспечение является платформой для установки инструментария технологии программирования и прикладного программного обеспечения.

Поиск по сайту: