2. Системное ПО

Системное программное обеспечение — это совокупность программ, которые обеспечивают управление компонентами компьютера.

К таким программам относятся: операционные системы, драйверы различных устройств, утилиты.

Операционная система (ОС) — комплекс программ, которые обеспечивают совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляют доступ к его различным ресурсам.

Основными функциями операционной системы являются:

• организация взаимодействия между аппаратными устройствами компьютера и пользователем;
• запуск и выполнение прикладных программ;
• обмен данными между периферийными устройствами и прикладными программами;
• организация работы файловой системы;
• распределение ресурсов и др.

Сегодня нам привычно видеть на мониторе окна графического интерфейса, но так было не всегда. Первая операционная система персонального компьютера была очень похожа на окно командной строки Windows и выглядела так:

Рис. \(1\). Окно первой операционной системы

Такая система могла выполнять только одну задачу (однозадачная). Чтобы в ней работать, пользователю было необходимо знать много команд для работы, поэтому часто возле компьютера лежала книга с перечнем команд. Название операционной системы — MS DOS (Microsoft Disk Operating System ) .

Все современные операционные системы имеют графический интерфейс и являются многозадачными (пользователь может одновременно работать в нескольких программах).

Самыми распространёнными операционными системами являются Windows , MacOS , Linux .
В состав операционной системы входят:

• начальный загрузчик — программа, которая начинает процесс загрузки операционной системы;
• система управления памятью;
• система ввода/вывода — организует обмен данными между устройствами;
• командный процессор — программа, которая выполняет команды, введённые пользователем, а также команды, записанные на специальном языке программирования;
• утилиты — программы для проверки и настройки компьютера.

Все эти системы имеют графический интерфейс, являются многозадачными, но разработаны различными компаниями. Самой распространённой является Windows .

С появлением смартфонов и планшетов появились новые операционные системы: Android , iOS .

В отличие от операционных систем для ПК эти операционные системы обеспечивают работу с сенсорными экранами, сотовой связью, средствами GPS-навигации и другими средствами.

Для быстрого решения задач, от задержки которых, например, зависит жизнь или может произойти авария, используют операционные системы реального времени. Самыми распространёнными являются QNX , Windows CE , VxWorks и LynxOS .

Утилиты — это служебные программы, которые помогают проверять и настраивать компьютеры.
К утилитам относятся следующие программы:

• разбивки жёсткого диска на разделы;
• файловые менеджеры: Total Commander , Free Commander , Finder (macOS) , Krusader (Linux) ;
• проверки диска;
• антивирусные программы;
• программы-архиваторы;
• для проверки устройств: AIDA , HDDScan и другие;
• сетевые утилиты для проверки связи, например ping (Windows);
• программы для сканирования и распознавания текста, например Foxit Reader .

Для обмена данными между ядром операционной системы и внешними устройствами (принтером, сканером и др.) используются специальные программы, называемые драйверами.

В Windows \(10\), например, уже не возникает необходимости скачивать дополнительно драйверы для установленной операционной системы, но Windows \(7\) требует дополнительных драйверов.

Вновь подключённые периферийные устройства (принтеры, МФУ и др.) требуют подкачки драйверов.

В любой операционной системе хранение каталогов и файлов организуется в виде определённой файловой системы.

Файловая система — это система хранения файлов и каталогов на внешнем носителе.

Различают файловые системы: одноуровневые (все файлы хранятся на носителе), многоуровневые (хранение файлов организовано в каталогах и подкаталогах).

В операционной системе существует такая возможность, как поиск нужных файлов и папок.

Поисковая система — это программный комплекс, который предназначен для поиска компьютерных объектов (папок, файлов, принтеров).

Лекция №1. Введение в системное программное обеспечение

Традиционно, программы, работающие на компьютере, можно разделить на следующие категории:

• прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ – редактирование текстов, рисование картинок, обработка информационных массивов и т. д.;
• системные программы – служат для нормальной работы аппаратных устройств компьютера, сети, управления прикладными программами и других служебных целей.

Некоторые специалисты отдельно выделяют также и

• инструментальные системы (системы программирования), обеспечивающие создание новых программ для компьютера.

Однако последнюю категорию зачастую также относят к классу системных программ. Прикладные программы предназначены для решения функциональных задач, они выполняют обработку информации различных предметных областей. Это самый многочисленный класс программных продуктов. Системное программное обеспечение (СПО) – совокупность служебных программ, предназначенных для выполнения следующих задач:

• общего управления системой на всех этапах вычислительного процесса;
• предоставления унифицированного доступа прикладных программ к ресурсам ВС;
• написания программ как таковых, представления их в виде загружаемых и исполняемых кодов;
• предоставления специализированных сервисов общего назначения;
• обеспечения защиты ВС, конфиденциальности и сохранности пользовательских данных;
• предоставления доступа к внешним ресурсам, в т.ч. других ВС.

Рассмотрение СПО неразрывно связано с понятием вычислительной системы. Вычислительная система – совокупность аппаратных и программных средств (рис. 1), предназначенная для решения вычислительных задач (выполнения вычислительных процессов). Аппаратное обеспечение ВС – совокупность физических устройств (электронных компонентов), связанная шинами передачи данных, реализующая вычислительный процесс. Программное обеспечение ВС – совокупность программ и данных, обеспечивающих организацию вычислительного процесса и управление им. Рис 1. Компоненты ВС и виды СПО Любая ВС имеет многоуровневую иерархическую структуру, подобную приведенной на рис. 2, где цветом выделены компоненты, относящиеся к системному программному обеспечению. Системное программное обеспечение реализует связь аппаратного и программного обеспечения, выступая как “межслойный интерфейс” с одной стороны которого аппаратура, а с другой приложения пользователя. Рис. 2. Иерархия компонентов ВС Из этой иерархии видно, что системное ПО занимает промежуточное место между аппаратной частью ВС и прикладным ПО, что и определяет функционирование СПО как «посредника» в диалоге пользователя с компьютером. Строго говоря, СПО предоставляет интерфейс к вычислительным ресурсам системы (аппаратным и программным). В числе средств, представляемых этим интерфейсом следующие виды СПО:

• драйверы устройств – библиотеки функций, предоставляющих доступ к возможностям оборудования конкретных типов (например принтеров, сетевых адаптеров и т.п.);
• операционная система (ОС) – управляющая программа (как правил, набор программ), обеспечивающая доступ пользовательских программ к аппаратным ресурсам компьютера;
• загрузчики – программы, выполняющие загрузку исполнимого кода в основную память системы;
• трансляторы – программы, предназначенные для преобразования исходных кодов в исполняемые;
• утилиты – специализированные программы служебного назначения, предназначенные, например, для повышения надежности или производительности системы в целом;
• системные сервисы – программы, выполняющие специализированные функции общего назначения (например, доступ к разделяемым ресурсам).

Наиболее значимым видом системного программного обеспечения являются операционные системы. Операционная система (ОС) – это комплекс программ, который обеспечивает управление аппаратными средствами компьютера, организует работу с файлами (в том числе запуск и управление выполнением программ), а также реализует взаимодействие с пользователем, то есть интерпретацию вводимых пользователем команд и вывод результатов обработки этих команд. Операционная система предназначена для управления выполнением пользовательских программ, планирования и управления вычислительными ресурсами ЭВМ. Операционная система, с одной стороны, выступает как интерфейс между аппаратурой компьютера и пользователем с его задачами, с другой стороны, предназначена для эффективного использования ресурсов вычислительной системы и организации надежных вычислений. Помимо рассмотренных, можно выделить еще одну группу программ, занимающих промежуточное положение между СПО и прикладным программным обеспечением. Это – специальное программное обеспечение информационных и управляющих систем. К специальному программному обеспечению информационных и управляющих систем относятся

• программы (системы) управления базами данных;
• программы управления языком интерфейса информационных систем;
• программы сбора и предварительной обработки информации (в информационно-измерительных системах, например, бортовые системы).

ПО этого класса часто оказывается скрытым в составе драйверов оборудования или поставляется в виде библиотек функционального расширения языков программирования. Поэтому часто такие ПО относят к системному программному обеспечению. Мы будем считать ПО такого типа отдельным классом и в курсе “СПО” рассматривать не будем. Что касается непосредственно СПО, то данный класс программных продуктов тесно связан с типом компьютера и является его неотъемлемой частью. Программные продукты данного класса в основном ориентированы на квалифицированных пользователей – профессионалов в компьютерной области: системного программиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора. Однако знание базовой технологии работы с этим классом программных продуктов требуется и конечным пользователям персонального компьютера, которые самостоятельно не только работают со своими программами, но и выполняют обслуживание компьютера, программ и данных. К системным программным продуктам предъявляются высокие требования по надежности и технологичности работы, удобству и эффективности использования.

Базовое программное обеспечение

Операционная система – это комплекс взаимосвязанных программ, обеспечивающих взаимодействие между приложениями и пользователем, с одной стороны, и аппаратурой компьютера – с другой, и реализующих рациональное управление ресурсами компьютера. Таким образом, все аппаратные, а также и программные средства предоставляются пользователю только через посредника – операционную систему.Выделяют следующие основные функции операционной системы:

1. контроль работоспособности и управление работой оборудования;
2. выполнение процедуры начальной загрузки;
3. управление файловой системой;
4. взаимодействие пользователя с компьютером;
5. загрузка и выполнение прикладных программ;
6. распределение аппаратных ресурсов между программами.

Операционная система, являясь главной частью системного программного обеспечения, создает среду для выполнения приложений и во многом определяет, насколько эффективно будут работать эти приложения. Очевидно, что главным требованием, предъявляемым к операционной системе, является способность выполнения основных функций.

Виды операционных систем

Классификацию операционных систем можно выполнить различным образом, основываясь на нескольких ключевых критериях. Операционные системы по способу взаимодействия с пользователем пакетные диалоговые реального времени с графическим интерфейсом с командной строкой однопользовательские многопользовательские однозадачные многозадачные однопроцессорные многопроцессорные локальные сетевые по числу одновременно работающих пользователей по числу одновременно выполняемых задач по количеству поддерживаемых процессоров по возможности работы в вычислительных сетях Системы пакетной обработки – пользователь подготавливает исходные данные в виде пакета программ (перфокарты, магнитная лента, диск и т.д.), подлежащих одновременному решению (ЕС ЭВМ – Единая Система); Диалоговые системы – работа пользователя с программой выполняется путем подачи соответствующих команд с терминала (Unix, Windows, Linux); Данные системы работают в режиме разделения времени. На выполнение каждой задачи выделяется небольшой интервал процессорного времени, если программа не выполнена до конца за этот интервал, ее исполнение принудительно прерывается, программа переводится в конец очереди и исполняется следующая задача. Т.к. ни одна задача не занимает процессор надолго, то время отклика системы оказывается приемлемым. Подобные системы обладают меньшей пропускной способностью, чем системы пакетной обработки, т.к. на выполнение принимается каждая запущенная пользователем задача, а не та, которая «выгодна» системе. Системы реального времени – исходные данные для обработки обеспечиваются физическими сигналами, поступающими от различных датчиков, встроенных в технологическое оборудование (QNX, RT-11). Однозадачные операционные системы включают средства управления периферийными устройствами, средства управления файлами, интерфейс пользователя. Многозадачные операционные системы, кроме вышеперечисленных функций, управляет разделением совместно используемых ресурсов, таких, как процессор, оперативная память, файлы и важнейшие устройства. Локальные операционные системы предназначены для автономного компьютера; сетевые – ориентированы на обеспечение работы компьютеров в локальной сети.

При подготовке материала использовались источники:
https://www.yaklass.ru/p/informatika/10-klass/tcifrovaia-gramotnost-7279403/programmnoe-obespechenie-kompiutera-6841122/re-a9c8317e-8014-4e02-888a-dc895a8cc7e8
https://studfile.net/preview/7075669/
https://studfile.net/preview/2114522/