Введение. System Software

1. Введение

System Software (системное программное
обеспечение, СПО) – это программы и
комплексы программ, являющиеся общими для
всех, кто совместно использует технические
средства компьютера, и применяемые как для
автоматизации разработки (создания) новых
программ, так и для организации выполнения
программ существующих.

2. Классификация СПО

1. Операционные системы
2. Системы управления файлами
3. Интерфейсные оболочки для
взаимодействия пользователя с ОС и
программные среды
4. Системы программирования
5. Утилиты

3. Обобщенная структура СПО вычислительной системы

4. Операционные системы

Под операционной системой (ОС) обычно понимают
комплекс управляющих и обрабатывающих программ,
который:
1. C одной стороны, выступает как интерфейс между
аппаратурой компьютера и пользователем с его
задачами
2. C другой — предназначен для наиболее
эффективного использования ресурсов
вычислительной системы и организации надежных
вычислений.
Любой из компонентов прикладного программного
обеспечения обязательно работает под управлением ОС.
Из обобщенной структуры программного обеспечения
вычислительной системы можно увидеть, что ни один из
компонентов программного обеспечения, за исключением
самой ОС, не имеет непосредственного доступа к аппаратуре
компьютера. Даже пользователи взаимодействуют со своими
программами через интерфейс ОС. Любые их команды,
прежде чем попасть в прикладную программу, сначала
проходят через ОС

5. Основные функции ОС

1) прием от пользователя (или от оператора
системы) заданий или команд,
сформулированных на соответствующем языке
— в виде директив (команд) оператора или в виде
указаний (своеобразных команд) с помощью
соответствующего манипулятора (например, с
помощью мыши), — и их обработка;
2) прием и исполнение программных запросов на
запуск, приостановку, остановку других программ;
3) загрузка в оперативную память подлежащих
исполнению программ;
4) инициация программы (передача ей управления, в
результате чего процессор исполняет программу);
5) идентификация всех программ и данных;

6. Основные функции ОС

6) обеспечение работы систем управлений
файлами (СУФ) и/или систем управления базами
данных (СУБД), что позволяет резко увеличить
эффективность всего программного обеспечения;
7) обеспечение режима мультипрограммирования,
то есть выполнение двух или более программ на
одном процессоре, создающее видимость их
одновременного исполнения;
8) обеспечение функций по организации и
управлению всеми операциями ввода/вывода;
9) удовлетворение жестким ограничениям на время
ответа в режиме реального времени (для ОС РВ);
10) распределение памяти, а в современных ОС и
организация виртуальной памяти;

7. Основные функции ОС

11) планирование и диспетчеризация задач в
соответствии с заданными стратегией и дисциплинами
обслуживания
12) организация механизмов обмена сообщениями
и данными между выполняющимися программами;
13) защита одной программы от влияния другой;
14) обеспечение сохранности данных;
15) предоставление услуг на случай частичного
сбоя системы;
16) обеспечение работы систем программирования,
с помощью которых пользователи готовят свои
программы.

8. Системы управления файлами (СУФ)

Системы управления файлами предназначены для
организации более удобного доступа к данным,
организованным как файлы.
Благодаря системе управления файлами используется
логический доступ с указанием имени файла и записи в нем.
Без СУФ необходим низкоуровневый доступ к данным с
указанием конкретных физических адресов нужной записи,
что требует более высокой уровень квалификации
специалиста.
Как правило, все современные ОС имеют соответствующие
системы управления файлами, обеспечивающие доступ к
файловой системе.
Популярные
файловые системы:
- FAT16/FAT32 (ОС
DOS/Windows)
- NTFS (ОС Windows)
- Ext2/Ext3/Ext4 (ОС
Linux)
Большинство современных ОС позволяют работать с
несколькими файловыми системами (либо с одной из
нескольких, либо сразу с несколькими одновременно).
Монтируемые файловые системы – предполагается, что в рамках ОС
можно установить дополнительную СУФ.

9. Системы управления файлами (СУФ)

Простейшие ОС могут работать и без файловых систем, а
значит, им необязательно иметь систему управления
файлами, либо они могут работать с одной из выбранных
файловых систем.
ВАЖНО!: любая СУФ не существует сама по себе — она
разработана для работы в конкретной ОС и с конкретной
файловой системой.
Пример: известная файловая система FAT (file allocation
table) имеет множество реализаций как система управления
файлами, например FAT16 для ОС MS-DOS, super-FAT для
OS/2, FAT для Windows NT и т. д.
Популярные
файловые системы:
- FAT16/FAT32 (ОС
DOS/Windows)
- NTFS (ОС Windows)
- Ext2/Ext3/Ext4 (ОС
Linux)
Как итог: для работы с файлами, организованными в соответствии с некоторой файловой
системой, для каждой ОС должна быть разработана соответствующая СУФ; и эта система
управления файлами будет работать только в той ОС, для которой она и создана.

10. Интерфейсные оболочки

Интерфейсные оболочки используются для удобства
взаимодействия с ОС. Их основное назначение — либо
расширить возможности по управлению ОС, либо
изменить встроенные в систему возможности.
Примечание: В ОС компании Microsoft с используется общий
интерфейс, реализуемый программными модулями с
названием Explorer. Заменяемой в этих системах является
только интерфейсная оболочка, в то время как сама
операционная среда остается неизменной; она
интегрирована в ОС.
Операционная среда определяется программными
интерфейсами, то есть API (application program interface).
Интерфейс прикладного программирования (API) включает в
себя управление процессами, памятью и вводом/выводом.
Интерфейсные
оболочки:
для ОС Android
ОС Linux – оболочка KDE
оболочка Classic Shell
для Windows 7

11. Интерфейсные оболочки

Некоторых ОС имеют возможность организации выполнения
программ, созданных для других ОС. В этом случае ОС
должна иметь в своем составе соответствующую
операционную среду и «работать» в рамках отдельной
виртуальной машины.
Примеры: в ОС Linux может запускать некоторые программы,
написанные для ОС Windows. ОС Windows 95/98 позволяет
выполнять некоторые программы, созданные для MS-DOS,
OS/2 1.x, Windows 3.x. ОС Windows 7 х64 – программы,
написанные для 32-х разрядных ОС Windows
Программы-эмуляторы так же являются разновидностью
интерфейсных оболочек. Они позволяют смоделировать в одной
операционной системе какую-либо другую машину или
операционную систему.
Пример: WMVare, из под которой можно запустить
практически любые ОС системы – OC Linux, Windows и
т.п.
Интерфейсные
оболочки:
для ОС Android
ОС Linux – оболочка KDE
оболочка Classic Shell
для Windows 7
Таким образом термин операционная среда означает
соответствующий интерфейс, необходимый программам для
обращения к ОС с целью получить определенный сервис —
выполнить операцию ввода/вывода, получить или освободить
участок памяти и т. д.

12. Система программирования

Система программирования - это система для
разработки новых программ на конкретном языке
программирования.
Основу системы программирования составляют:
- транслятор с соответствующего языка
- библиотеки подпрограмм
- редакторы
- компоновщики
- отладчики
Delphi (язык Паскаль)
Visual Basic
Visual Studio (Basic, C++, C#)

13. Система программирования

Любая система программирования может работать только
в соответствующей ОС, под которую она и создана.
Не бывает самостоятельных (оторванных от ОС)
систем программирования!
При этом система программирования может позволять
разрабатывать программное обеспечение и под другие
ОС.
Delphi (язык Паскаль)
Visual Studio (Basic, C++, C#)
В случае, когда создаваемые программы должны работать
совсем на другой аппаратной базе, говорят о кросссистемах.
Так, для ПК на базе микропроцессоров с архитектурой
x86/x64 имеется большое количество кросс-систем,
позволяющих создавать программное обеспечение для
различных микропроцессоров и микроконтроллеров.
Android Studio IDE for Windows

14. Утилиты

Утилиты – это специальные системные программы, с
помощью которых можно:
- обслуживать саму операционную систему
- подготавливать для работы носители данных
- выполнять перекодирование данных
- осуществлять оптимизацию размещения данных на
носителе
- производить некоторые другие работы, связанные с
обслуживанием вычислительной системы
К утилитам так же относят программы:
- разбиения накопителя на магнитных дисках на разделы
- форматирования
- переноса основных системных файлов самой
ОС/резервирования данных
Естественно, что утилиты могут работать только в
соответствующей операционной среде.
Сканирование диска
Дефрагментация диска
Сетевые утилиты