Лекция "Системное ПО."

Лекция 5. Раздел 3. Программное обеспечение. Содержание Тема 3 Общесистемное программное обеспечение.....................................................2 1.1.Операционные системы.............................................................................................2 1.1.1 Процесс...........................................................................................................3 1.1.2Прерывания......................................................................................................4 1.1.3Файловая система............................................................................................5 1.1.4Драйверы..........................................................................................................6  1.2. Сервисное ПО..........................................................................................................6 1.2.1 Операционные оболочки –.............................................................................6 1.2.2 Утилиты..........................................................................................................6 1.2.3 Антивирусные программы.............................................................................7 1.2.4 Архиваторы....................................................................................................7 Тема 3 Общесистемное программное обеспечение  Системное   ПО,   обеспечивающее   функционирование   компьютера,   включает   в   программы.    операционные   системы   и   сервисные   (служебные) себя: Важнейшим  компонентом  системного ПО  является  операционная  система (ОС), без которой   невозможно   взаимодействие   пользователя   с   компьютером.   Подмножеством системного ПО следует считать сервисные программы, которые не являются жизненно важными, как ОС, но так же помогают управлять компьютером и оптимизировать его ресурсы.  1.1.Операционные системы Операционная   система   представляет   собой   комплекс   системных   и   служебных программ, предназначенный с одной стороны, для управления ходом вычислительного процесса   в   компьютере,   а   с   другой   для   организации   взаимодействия   ПК   с пользователем.   Сразу   после   включения   компьютера   ОС   берет   на   себя   функции управляющей программы, которая реагирует на действия пользователя, обеспечивая выполнение   его   заданий.   При   включении   ПК   и   загрузки  BIOS  ядро   операционной системы загружается с диска в оперативную память, и до выключения компьютера ОС осуществляет управление работой ПК Операционная система ПК выполняет следующие функции: ­   осуществляет   обмен   информацией   между   различными   внутренними устройствами компьютера – процессором, оперативной памятью, устройствами ввода­вывода;  ­ обеспечивает выполнение программ (процессов); ­поддерживает   функционирование   периферийных   устройств   (накопителей   на дисках, дисплея, клавиатуры, принтера и других устройств)  . Microsoft Windows (WinXP, Vista, Server 2003) Unix (Linux,FreeBSD) 1.1.1 Процесс Проц ссее   — абстрактное понятие, относящееся к  программе. Часто процессом называют   программу   и   все   её   элементы:  глобальные переменные  ,  регистры,  стек,  счетчик команд, состояние, открытые файлы,  дочерние процессы  и   т.   д.   Стандарт  ISO   9000:2000  Definitions   определяет   процесс   как совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих действий, преобразующих входы в выходы  адресное   пространство, Для   обеспечения  многозадачности  и   мультипрограммированния   процессор использует прерывания, создавая эффект многопоточности, хотя физически он может и выполнять процессы последовательно. Создание процесса Операционной   системе,  например,  холодильника   не   требуется   создание   новых процессов, так как они реализованы так, что запускуются при каждой загрузке. Более сложным   системам   нужен   способ   создания   процесса.   Обычно   выделяется   четыре основных вида. 1. Инициализация системы ­ при запуске ОС.  2. Выполнение системного запроса на создание процесса ­ происходит в случае, если   работающий   процесс   посылает   соответсвующий   сигнал.   В  Unix­подобных системах существует всего один запрос для этого: fork () (ветвление). В Windows эту роль выполняет CreateProcess.  3.   Выполнение   запроса   пользователя   ­   как   пример,   клик   мышкой   на   значок программы.  4. Инициирование пакетного задания  Завершение процесса Бывает преднамеренным: 1. Обычный выход ­ посылание процессом системного вопроса. В Unix ­ это exit, а в Windows ­ ExitProcess.  2. Выход по ошибке  и непреднамеренным 1. Выход по неисправной ошибке  2. Уничтожение другим процессом Взаимодействие процессов Процесс является независисмым объектом со своей областью памяти, внутренним состоянием,   но   существует   проблемы   взаимодействия   с   другими   процессами.   Из­за неравномерности   выполнения   процессов,   распределения   ресурсов   процесс характеризуется своим состоянием в данный момент времени: готов к выполнению, выполняется,   блокирован.   За   осуществлением   корректного   взаимодействия   следит нижний уровень ОС­ планировщик заданий при помощи таблицы процессов 1.1.2 Прерывания Прерывание  (англ.  interrupt) — сигнал, сообщающий  процессору  о совершении какого­либо асинхронного события. При этом выполнение текущей последовательности команд   приостанавливается,   и   управление   передаётся  обработчику   прерывания, который   выполняет   работу   по   обработке   события   и   возвращает   управление   в прерванный код. Виды прерываний: ­  Аппаратные  (англ.  IRQ  —  Interrupt   Request)  —   события   от   периферийных устройств (например, нажатия клавиш клавиатуры, движение мыши, сигнал от таймера, сетевой   карты   или   дискового   накопителя)   —   внешние   прерывания,   или   события   в микропроцессоре — (например, деление на ноль) — внутренние прерывания;  ­   Программные  —   инициируются   выполняемой  программой,   то   есть   уже синхронно,   а   не   асинхронно.   Программные   прерывания   могут   служить   для   вызова сервисов операционной системы.  Обработчики   прерываний  обычно   пишутся   таким   образом,   чтобы   время   их обработки было как можно меньшим. До   окончания   обработки   прерывания   обычно   устанавливается   запрет   на обработку   или   даже   генерацию   других   прерываний.   Некоторые   процессоры поддерживают   иерархию   прерываний,   позволяющую   прерываниям   более   высокого приоритета вызываться при обработке менее важных прерываний. Вектор   прерывания  —   ячейка   памяти,   содержащая   адрес   обработчика прерывания. Перехват   прерывания  —   изменение   обработчика   прерывания   на   свой собственный. Вектора   прерываний   объединяются   в  таблицу   векторов   прерываний. Местоположение таблицы зависит от типа и режима работы микропроцессора. 1.1.3 Файловая система ае Ф йловая   сист ма ее   (англ.  file  system)   —   регламент,   определяющий   способ организации,   хранения   и   именования   данных   на  носителях   информации.   Она  формат  физического   хранения   информации,   которую   принято определяет группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла, максимальный возможный размер файла, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют  сервисные возможности, например,  разграничение доступа или шифрование файлов. Файловая система связывает носитель информации, с одной стороны, и API для доступа к файлам — с другой. Когда прикладная программа обращается к файлу, она не имеет никакого представления о том, каким образом расположена информация в конкретном файле, также, как и на каком физическом типе носителя (CD,  жёстком диске, магнитной ленте или блоке флэш­памяти) он записан. Всё, что знает программа —   это   имя   файла,   его   размер   и   атрибуты.   Эти   данные   она   получает   от  драйвера файловой системы. Именно файловая система устанавливает, где и как будет записан файл на физическом носителе (например, жёстком диске). С точки зрения  операционной системы, весь диск представляет из себя набор кластеров   размером   от   512  байт  и   выше.   Драйверы   файловой   системы   организуют кластеры  в  файлы  и  каталоги (реально  являющиеся   файлами,  содержащими   список файлов   в   этом   каталоге).   Эти   же   драйверы   отслеживают,   какие   из   кластеров   в настоящее время используются, какие свободны, какие помечены как неисправные. Однако   файловая   система   не   обязательно   напрямую   связана   с   физическим носителем   информации.   Существуют   виртуальные   и  сетевые  файловые   системы, которые   являются   лишь   способом   доступа   к   файлам,   находящимся   на   удалённом компьютере. 1.1.4 Драйверы Драйверы  (Drivers)   являются   важным   классом   системных   программ.   Они расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода­ вывода   компьютера   (клавиатурой,   жёстким   диском,   мышью,   модемом   и   т.д.), оперативной   памятью   и   т.д.   С   помощью   драйверов   возможно   подключение   к компьютеру   новых   устройств   или   нестандартное   использование   имеющегося оборудования.  1.2. Сервисное ПО 1.2.1 Операционные оболочки –  программы, ориентированные на определенную операционную систему, дополняющие и  расширяющие пользовательский интерфейс операционной системы и предназначенные  для облегчения диалога между пользователем и компьютером Уровень пользовательского интерфейса повышается обычно за счет использования  систем меню, горячих клавиш, наглядного представления объектов (файлов, папок,  дисков), с которыми работает пользователь.  В настоящее время на компьютеры устанавливаются такие оболочки, как Norton  Commander, Total Commander (Windows Commander), PowerDesk, Disco Commander,  Far Manager и другие. Они обеспечивают не только удобную и наглядную форму  работы с дисками, папками и файлами, но и предоставляют дополнительные  возможности, такие как подключение к сети, создание пользовательских меню,  подключение внешних редакторов и вьюеров,  выполнение команд 1.2.2 Утилиты  – сервисные программы, предназначенные для тестирования, мониторинга и  диагностики компьютера, включают в себя утилиты по проверке жёстких и гибких  дисков, микропроцессора, оперативной памяти, модемов, принтеров, утилиты  ускорения запуска приложений, восстановление ранее удалённых файлов и т.д.  Утилиты такого класса объединяются в комплексы, такие как Check­It, Norton Utilities,  SiSoft Sandra, Nuts&Bolts 1.2.3 Антивирусные программы  ­ отслеживают распространение всех видов вирусов на компьютере и по возможности  лечат зараженных объект, удаляют его или запрещают доступ к нему. Одними из самых  надежных средств обнаружения и удаления компьютерных вирусов считаются  антивирусные программы Dr.Web 32, AVP, Adinf 32, Norton Antivirus.  1.2.4 Архиваторы  – программы, позволяющие за счёт применения специальных методов «упаковки»  информации сжимать её на дисках, т.е. создавать копии файлов гораздо меньшего  размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл. Одним  из лучших архиваторов является WinRAR, поскольку он универсален и может работать не только с arj, rar и zip­архивами, но и с целым рядом экзотических форматов