Лекция 4.1. Системное программное обеспечение
Уровни программного обеспечения (ПО)
Базовое ПО, или BIOS
Содержание процедуры тестирования
Структура аппаратно-программных средств компьютера
Операционная система
Виды операционных систем (ОС)
Базовые составляющие ОС
Понятие процесса
Понятие потока
Структура памяти
Классы системы управления памятью
Самая простая схема управления памятью
Виртуальная память
178.50K
Category: softwaresoftware

Системное программное обеспечение. Лекция 4.1

1. Лекция 4.1. Системное программное обеспечение

4.1. Базовое программное обеспечение
4.2. Операционные системы
4.3. Виды операционных систем
4.4. Базовые понятия операционных
систем
4.5. Процессы и потоки
4.6. Управление памятью
1

2. Уровни программного обеспечения (ПО)

1. Базовое ПО в архитектуре компьютера занимает особое положение.
С одной стороны, его можно рассматривать как составную часть
аппаратных средств, с другой стороны, оно является одним из программных модулей операционной системы.
2. Операционная система (ОС) компьютеров. Задача таких программ
– управление работой всех устройств компьютерной системы и
организация взаимодействия отдельных процессов, протекающих в
компьютере во время выполнения программ. Сюда относятся и
программы, обеспечивающие отображение информации на дисплее в
удобном для пользователя виде, диалоговые программы для общения
на ограниченном естественном языке, а также системы трансляции,
переводящие на машинный язык программы, написанные на языках
программирования.
3. Служебные программы – это различные сервисные программы,
используемые при работе или техническом обслуживании компьютера:
диагностические программы, архиваторы, программы для борьбы с
вирусами и другие вспомогательные программы. К ним примыкают
программы, обеспечивающие работу компьютеров в сети. Они
реализуют сетевые протоколы обмена информацией между
машинами, работу с распределенными базами данных, телеобработку
информации.
2

3. Базовое ПО, или BIOS

Базовое ПО, или BIOS
BIOS - Basic Input/Output System – базовая система
ввода/вывода. Раньше в системе IBM PC основным
назначением BIOS была поддержка функций вводавывода за счет предоставления ОС интерфейса для
взаимодействия с аппаратурой.
Второй важной функцией BIOS является процедура
тестирования (POST – Power On Self Test)
Третьей важной функцией, которую BIOS выполняет
со времен IBM PC, является начальная загрузка
ОС.
С появлением материнских плат форм-фактора
(стандартизированный размер) ATX (Advanced
Technology extended – расширенная продвинутая
технология) – и функцию включения и
выключения источника питания
3

4. Содержание процедуры тестирования

проверка работоспособности системы
управления электропитанием;
инициализация системных ресурсов и
регистров микросхем;
тестирование оперативной памяти;
подключение клавиатуры;
тестирование портов;
инициализация контроллеров, определение и
подключение жестких дисков.
4

5. Структура аппаратно-программных средств компьютера

Прикладные программы
Интерпретаторы команд
Компиляторы
Редакторы
Операционная система
Система команд
Функциональные средства
Аппаратные средства
5

6. Операционная система

Под операционной системой обычно понимается
то программное обеспечение, которое запускается в
режиме ядра и защищается от вмешательства
пользователя с помощью аппаратных средств.
Операционная система предназначена для того,
чтобы скрыть от пользователя все эти сложности.
Этот уровень АПС избавляет его от необходимости
непосредственного общения с аппаратурой,
предоставляя вместо этого более удобную систему
команд.
Операционные системы выполняют две
основные функции – расширение возможностей
машины и управление ее ресурсами.
6

7. Виды операционных систем (ОС)

На самом верхнем уровне находятся ОС для мэйнфреймов.
(Примером операционной системы для мэйнфрейма
является OS/390.)
Уровнем ниже находятся серверные ОС. (UNIX и Windows
2000 являются типичными серверными ОС. Теперь для этой
цели стала использоваться и операционная система Linux.)
Следующую категорию составляют ОС для персональных
компьютеров (Основными ОС в этой категории являются
Windows 98, Windows 2000 и др., операционная система
компьютера Macintosh и Linux.)
Встроенные операционные системы используются в
карманных компьютерах и бытовой технике.(Примерами таких
операционных систем являются Palm OS и Windows СЕ
(Consumer Electronics– бытовая техника)).
Самые маленькие операционные системы работают на смарткартах, представляющих собой устройство размером с
кредитную карту и содержащих центральный процессор.
7

8. Базовые составляющие ОС

Процессы (Процессом называют программу в
момент ее выполнения)
Память (В каждом компьютере
есть оперативная память, используемая для
хранения исполняемых программ)
Файлы (Файловая система - еще одно базовое
понятие, поддерживаемое виртуально всеми ОС)
При создании места для хранения файлов ОС
использует понятие каталога как способ
объединения файлов в группы
Отдельные компоненты в ОС UNIX разделяются
косой чертой /, а в MS-DOS и Windows – обратной
косой чертой \
8

9. Понятие процесса

Процесс – абстрактное понятие,
описывающее работу программы.
Все современные компьютеры могут
выполнять одновременно несколько
операций.
В модели процесса все функционирующее на
компьютере ПО организовано в виде
набора последовательных процессов, или
просто процессов.
Процессом является выполняемая
программа вместе с текущими значениями
счетчика команд, регистров и переменных.
9

10. Понятие потока

В обычных ОС процесс определяется
соответствующим адресным пространством и
одиночным управляющим потоком.
Но часто встречаются ситуации, когда в
одном адресном пространстве
предпочтительно иметь несколько
квазипараллельных управляющих процессов.
Например, в рамках одного процесса
редактора MS Word запускаются несколько
потоков: редактор текста, форматирование
текста, проверка орфографии, фоновая
печать и др.
10

11. Структура памяти

Память в компьютере имеет иерархическую
структуру.
Небольшая ее часть представляет собой
очень быструю энергозависимую кэшпамять. (ОЗУ RAM, Random Access
Memory- память с произвольным
доступоми др.)
Часть операционной системы, отвечающая
за управление памятью,
называется модулем управления памятью
или менеджером памяти.
11

12. Классы системы управления памятью

К первому классу относятся системы,
перемещающие процессы между
оперативной памятью и диском во время их
выполнения, т.е. осуществляющие подкачку
процессов целиком (swapping) или
постранично (paging).
Ко второму – те, которые этого не делают.
Второй класс систем проще.
12

13. Самая простая схема управления памятью

Однозадачная система без подкачки на диск - заключается
в том, что в каждый момент времени работает только одна
программа, и память разделяется между программами и
операционной системой. Когда система организована таким
образом, в каждый конкретный момент времени может работать
только один процесс. Как только пользователь набирает
команду, ОС копирует запрашиваемую программу с диска в
память и выполняет ее, а после окончания процесса выводит на
экран символ приглашения и ждет новой команды. Получив
команду, она загружает новую программу в память, записывая
ее поверх предыдущей. Так работают компьютеры с
операционной системой MS-DOS.
Свопинг (swapping) или подкачка, состоит в том, что каждый
процесс полностью переносится в память, работает некоторое
время и затем целиком возвращается на диск.
13

14. Виртуальная память

Виртуальная память, позволяет
программам работать даже тогда, когда
они только частично находятся в памяти.
Основная идея виртуальной памяти
заключается в том, что общий размер
программы, данных и стека может
превысить доступное количество
оперативной памяти. ОС хранит части
программы, выполняющейся в настоящий
момент в оперативной памяти, остальные
– на диске.
14
English     Русский Rules