Ответы на билеты (1-ый семестр ВФ). 1. Определение информатики, составные части и краткая история развития 3
 Скачать 1.09 Mb.
|
|
Фортран, Алгол – языки, созданные для решения математических задач; Simula, Слэнг – для моделирования; Лисп, Снобол – для работы со списочными структурами. 2. Универсальные языки – были созданы для широкого круга задач: коммерческих, научных, моделирования и т.д. Первый универсальный процедурный язык «PL/1» был разработан фирмой IBM. PL/1 имеет развитую систему операторов для управления форматами, для работы с полями переменной длины, с данными, организованными в сложные структуры, и для эффективного использования каналов связи. Язык учитывает включенные во многие машины возможности прерывания и имеет соответствующие операторы. Второй по мощности универсальный язык называется Алгол-68. Он позволяет работать с символами, разрядами, числами с фиксированной и плавающей запятой. Программы в PL/1 компилируются с помощью автоматических процедур. Язык использует многие свойства Фортрана, Алгола, Кобола. Однако он допускает не только динамическое, но и управляемое и статистическое распределения памяти. 3. Диалоговые языки. Появление новых технических возможностей поставило задачу перед системными программистами – создать программные средства, обеспечивающие оперативное взаимодействие человека с ЭВМ, их назвали диалоговыми языками. Эти работы велись в двух направлениях. Создавались специальные управляющие языки для обеспечения оперативного воздействия на прохождение задач, которые составлялись на любых раннее неразработанных (не диалоговых) языках. Разрабатывались также языки, которые кроме целей управления обеспечивали бы описание алгоритмов решения задач. Необходимость обеспечения оперативного взаимодействия с пользователем потребовала сохранения в памяти ЭВМ копии исходной программы даже после получения объектной программы в машинных кодах. При внесении изменений в программу с использованием диалогового языка система программирования с помощью специальных таблиц устанавливает взаимосвязь структур исходной и объектной программ. Это позволяет осуществить требуемые редакционные изменения в объектной программе. Одним из примеров диалоговых языков является Бейсик. Бейсик использует обозначения, подобные обычным математическим выражениям. Многие операторы являются упрощенными вариантами операторов языка Фортран. Поэтому этот язык позволяет решать достаточно широкий круг задач. 4. Непроцедурные языки составляют группу языков, описывающих организацию данных, обрабатываемых по фиксированным алгоритмам (табличные языки и генераторы отчетов), и языков связи с операционными системами. Позволяя четко описывать как задачу, так и необходимые для её решения действия, таблицы решений дают возможность в наглядной форме определить, какие условия должны быть выполнены, прежде чем переходить к какому-либо действию. Одна таблица решений, описывающая некоторую ситуацию, содержит все возможные блок-схемы реализаций алгоритмов решения. Табличные методы легко осваиваются специалистами любых профессий. Программы, составленные на табличном языке, удобно описывают сложные ситуации, возникающие при системном анализе.
Назначением ЭВМ является выполнение программ. Программа содержит команды, определяющие порядок действий компьютера. Совокупность программ для компьютера образует программное обеспечение (ПО). По функциональному признаку различают следующие виды программного обеспечения: системное; прикладное. Под системным (базовым) понимается программное обеспечение, включающее в себя операционные системы, сетевое ПО, сервисные программы, а также средства разработки программ (трансляторы, редакторы связей, отладчики и пр.). Основные функции операционных систем (ОС) заключаются в управлении ресурсами (физическими и логическими) и процессами вычислительных систем. Физическими ресурсами являются: оперативная память, процессор, монитор, печатающее устройство, магнитные и оптические диски. К логическим ресурсам можно отнести программы, файлы, события и т.д. Под процессом понимается некоторая последовательность действий, предписанная соответствующей программой и используемыми ею данными. В настоящее время существует большое количество ОС, разработанных для ЭВМ различных типов. На ЭВМ Единой Системы (ЕС ЭВМ), например, использовались такие операционные системы, как СВМ и ОС ЕС, на малых ЭВМ (СМ-4, СМ-1420 и др.) – ОС РВ и RSX-11. На персональных ЭВМ долгое время эксплуатировалась ОС MS-DOS. В настоящее время получили распространение системы Windows 98/Me, Windows 2000, Linux. Сетевое ПО предназначено для управления общими ресурсами в распределенных вычислительных системах: сетевыми накопителями на магнитных дисках, принтерами, сканерами, передаваемыми сообщениями и т.д. К сетевому ПО относят ОС, поддерживающие работу ЭВМ в сетевых конфигурациях (так называемые сетевые ОС), а также отдельные сетевые программы (пакеты), используемые совместно с обычными, не сетевыми ОС. Например, большое распространение получили следующие сетевые ОС: NetWare 4.1 (фирма Novell), Windows NT Server 3.5 (фирма Microsoft) и LAN Server 4.0 Advanced (фирма IBM). Однако в последнее время лидирующие позиции начинает занимать ОС Windows 2000 Server фирмы Microsoft. Для расширения возможностей операционных систем и предоставления набора дополнительных услуг используются сервисные программы. Их можно разделить на следующие группы: интерфейсные системы; оболочки операционных систем; утилиты. Интерфейсные системы являются естественным продолжением операционной системы и модифицируют как пользовательский, так и программный интерфейсы, а также реализуют дополнительные возможности по управлению ресурсами ЭВМ. В связи с тем, что развитая интерфейсная система может изменить весь пользовательский интерфейс, часто их также называют операционными системами. Это относится, например, к Windows 3.11 и Windows 3.11 for Workgroups (для рабочих групп). Оболочки операционных систем, в отличие от интерфейсных систем, модифицируют только пользовательский интерфейс, предоставляя пользователю качественно новый интерфейс по сравнению с реализуемым операционной системой. Такие системы существенно упрощают выполнение часто запрашиваемых функций, например, таких операций с файлами, как копирование, переименование и уничтожение, а также предлагают пользователю ряд дополнительных услуг. В целом, программы-оболочки заметно повышают уровень пользовательского интерфейса, наиболее полно удовлетворяя потребностям пользователя. На ПЭВМ широко используются такие программы-оболочки, как Norton Commander, FAR Manager и Windows Commander. Утилиты предоставляют пользователям средства обслуживания компьютера и его ПО. Они обеспечивают реализацию следующих действий: обслуживание магнитных дисков; обслуживание файлов и каталогов; предоставление информации о ресурсах компьютера; шифрование информации; защита от компьютерных вирусов; архивация файлов и др. Существуют отдельные утилиты, используемые для решения одного из перечисленных действий, и многофункциональные комплекты утилит. В настоящее время для ПЭВМ среди многофункциональных утилит одним из наиболее совершенных является комплект утилит Norton Utilities. Существуют его версии для использования в среде DOS и Windows. Средства разработки программ используются для разработки нового программного обеспечения как системного, так и прикладного. Прикладным называется ПО, предназначенное для решения определенной целевой задачи из проблемной области. Часто такие программы называют приложениями. Спектр проблемных областей в настоящее время весьма широк и включает в себя по крайней мере следующие: промышленное производство, инженерную практику, научные исследования, медицину, управление (менеджмент), делопроизводство, издательскую деятельность, образование и т.д. Из всего разнообразия прикладного ПО выделяют группу наиболее распространенных программ (типовые пакеты и программы), которые можно использовать во многих областях человеческой деятельности. К типовому прикладному ПО относят следующие программы: текстовые процессоры; табличные процессоры; системы иллюстративной и деловой графики (графические процессоры); системы управления базами данных; экспертные системы; программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных. Предлагаемые на рынке ПО приложения, в общем случае, могут быть выполнены как отдельные программы либо как интегрированные системы. Интегрированными системами обычно являются экспертные системы, программы математических расчетов, моделирования и анализа экспериментальных данных, а также офисные системы. Примером мощной и широко распространенной интегрированной системы является офисная система Microsoft Office.
Каждая прикладная среда предназначена для создания и исследования определенного вида компьютерного объекта. Например, для создания графического объекта предназначена среда графического редактора, для работы с текстом — среда текстового процессора и т.д. Комплекс прикладных программ в среде операционной системы Windows называют приложением. Нередко его называют также пакётом прикладных программ (ППП). Наибольшей популярностью пользуются следующие группы прикладного программного обеспечения:
Прикладное ПО – программы, фактически выполняющие задачу пользователя. Имеется несколько способов организации этого ПО. Например, позадачный, который представлен виде отдельных программ, разрабатываемых под конкретные задачи пользователей и отображающих узкоспециализированные особенности этих задач. Библиотека программ по специальностям – наборы программ по определенной тематике, описанные с соблюдением определенных стандартов в виде модулей типа функций или подпрограмм. Пакеты прикладных программ (ППП) имеют в своем составе, кроме функциональных модулей, управляющую программу, выделенную базу данных и входной язык пакета.
Операционная система — это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого — организация взаимодействия пользователя с компьютером и выполнение всех других программ. Операционная система выполняет роль связующего звена между аппаратурой компьютера с одной стороны и выполняемыми программами, а также пользователем, с другой стороны. Операционная система обычно хранится во внешней памяти компьютера — на диске. При включении компьютера она считывается с дисковой памяти и размещается в ОЗУ. Этот процесс называется загрузкой операционной системы. В функции операционной системы входят:
Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера. Операционные системы можно разделить на группы (классифицировать) по следующим признакам:
Операционная система для персонального компьютера, ориентированного на профессиональное применение, должна содержать следующие основные компоненты:
Каждая операционная система имеет свой командный язык, который позволяет пользователю выполнять те или иные действия:
Анализ и исполнение команд пользователя, включая загрузку готовых программ из файлов в оперативную память и их запуск, осуществляет командный процессор операционной системы. Для управления внешними устройствами компьютера используются специальные системные программы — драйверы. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS), которая обычно заносится в постоянное ЗУ компьютера.
Инструментальное ПО или системы программирования – это системы для автоматизации разработки новых программ на языке программирования. Язык программирования и транслятор, реализующий его на конкретной ЭВМ, обычно объединяют под общим названием – система программирования. Трансляторы могут быть представлены в следующих вариантах: ассемблеры; компиляторы; интерпретаторы; трансляторы, использующие промежуточный код; кросс-трансляторы. Ассемблер – трансляторы с языков Ассемблер. Хотя у каждого типа ЭВМ имеется свой язык, все разновидности трансляторов с этих языков имеют единое название – Ассемблер. Компиляторы – наиболее распространенный вид транслятора. После создания текста программы (исходного модуля) на машинном носителе с помощью программы EDIT (1-й этап) он загружается в ОП и последовательно, строчка за строчкой, обрабатывается компилятором (COMPILE). Как правило, компиляторы имеют синтаксическую диагностику, поэтому этот процесс (EDIT-COMPILE) носит итерационный характер. После завершения синтаксической отладки (2-й этап) создается объектный модуль (О) этой программы, который на следующем этапе 3 обрабатывается редактором связи (или компоновщиком). Компоновщик включает в программу необходимые библиотечные модули и в результате работы этой программы создается исполнимая программа (В). Таким образом, в результате работы трех обрабатывающих программ имеются три программы одного и того же функционального назначения в различных форматах. По завершении каждой стадии программы перечисленных форматов копируются на диск, а соответствующие обрабатывающие программы также удаляются из ОП. В связи с этим, чтобы запустить изготовленную программу, ее необходимо загрузить (этап 4 – LOAD) в ОП и произвести ее запуск (этап 5 – RUN). В отличие от компилятора интерпретатор обрабатывает по одному предложению программы, выполняя все четыре фазы. Разница, в некотором смысле, подобна разнице между переводчиком литературы и переводчиком устной речи. Этот режим характерен для диалоговых языков и, безусловно, более удобен с точки зрения алгоритмической отладки программ и оперативного получения результатов. Но для выполнения интерпретируемой программы интерпретатор должен находиться в оперативной памяти вместе с выполняемой программой. Транслятор, использующий промежуточный код,был впервые разработан в университете Сан-Диего (штат Калифорния) в рамках ОС UCSD p-System. Цель разработки – предложить студентам простой инструмент, используемый на различных типах компьютеров. Система использовала «псевдокод» – p-код, который является чем-то средним между машинным и исходным языками. Он распознавался любым микропроцессором при условии, если последний имел соответствующий интерпретатор. Любая программа в рамках этой системы запускалась на различных типах компьютеров, таких, как Apple, DEC-PDP11, Osborn. Однако эта система являлась значительно более медленной, поскольку она должна была «переводить» команды, которые поступают на микропроцессор. Она имела хождение в университетских кругах, но практически не использовалась в профессиональных задачах. Интерес к промежуточному коду значительно возрос в связи с сетевыми приложениями, требующими платформенной независимости запускаемых приложений. Практически все современные инструментальные средства сетевого программирования, такие, как Java, C# и т.п., используют промежуточный код, который имеет общее название байт-код. Кросс-системы, устанавливаемые на больших и мини-ЭВМ, используются при программировании микросистем с ограниченными инструментальными возможностями. Так, кросс-компиляторы позволяют проводить отладку ПО для микроЭВМ с применением расширенных возможностей больших универсальных ЭВМ. Редакторы связи (LINKEDITOR), или компоновщики, у которых основная задача – сборка программы, готовой к исполнению, подключают к основной программе внешние модули как системные библиотеки, включенные в состав соответствующих трансляторов, так и внешние библиотеки, включая модули, разработанные самим пользователем.
Однопроцессорные ОС имеют традиционный набор модулей. Управляющие программы являются резидентными и постоянно находятся в ОП. Обрабатывающие программы и утилиты, как правило, располагаются на системных ВЗУ (как и программы пользователей) и по мере необходимости загружаются в ОП. Значительным достижением в развитии локальных ОС явилась реализация конструкции виртуальной памяти и виртуальной машины. Эти концепции были реализованы в конце 70-х годов в ОС фирмы Dec vms (virtual mеmоrу system) для ЭВМ VАХ и МVS (multiple virtual storage) фирмы IВМ для ЭВМ IВМ 360. На сегодняшний день практически все ОС (в том числе и для настольных систем) включают элементы виртуальной организации памяти, которая позволяет использование прикладными процессами практически неограниченного объема памяти. О  С для мультипроцессорных систем. Каждый процессор имеет свою собственную ОС с функциями однопроцессорной системы. Некоторое отличие таких ОС от обычных однопроцессорных — возможность посылки запросов и возможность обмена между процессорами. Н  а рис. 6.7 представлены два возможных способа организации ОС в истинно мультипроцессорных системах (или системах с сильно связанными процессорами). В организации главный- подчиненный (см. рис. 6.7, а) все процессоры могут использовать общие ресурсы ЭВМ — ОП и ВУ. Однако распределением ресурсов занимается только один процессор, что может вызвать его перегрузку и несбалансированность использования ресурсов. Но, тем не менее, организация ОС сравнительно проста и близка к однопроцессорной.В симметричных ОС (см. рис. 6.7, 6) различные части ОС могут выполняться разными процессорами. Поэтому разработки подобных систем значительно сложнее, однако эффективность использования ресурсов в этой системе может оказаться выше. Сетевые ОС получили широкое распространение в связи с повышением распространения локальных вычислительных сетей. Их функциональные возможности значительно больше, чем у автономных ОС. В сетевой ОС можно выделить:
В зависимости от функций, возлагаемых на конкретный компьютер, в его ОС может отсутствовать либо клиентская, либо серверная части. Определенными сетевыми функциональными возможностями обладают все современные локальные ОС. Даже в такой скромной по своим возможностям МS-DОS, начиная с третьей версии, появились такие встроенные функции, как блокировка файлов и записей, необходимые для совместного доступа к файлам. Функциональные возможности значительно больше, чем у автономных ОС.
Управляющие системные программы организуют корректное функционирование всех устройств системы. Основные системные функции управляющих программ: управление вычислительными процессами и вычислительными комплексами и работа с внутренними данными ОС. Как правило, они находятся в основной памяти. Это резидентные программы, составляющие ядро ОС. Управляющие программы, которые загружаются в память непосредственно перед выполнением, называю транзитными (transitive). В настоящее время системные управляющие программы поставляются фирмами-разработчиками и фирмами-дистрибьюторами в виде инсталляционных пакетов операционных систем и драйверов специальных устройств. Управляющие программы, входящие в состав ОС, подразделяются на три группы:
Программы управления задачами – эти программы считывают входные потоки задач, обрабатывают их в зависимости от приоритета, обеспечивают одновременное выполнение нескольких задач, вызывают процедуру и ведут системный журнал. Программы управления данными обеспечивают способы организации, определения, хранения, католизации и выборки обрабатываемых данных. Эти программы управляют вводом и выводом данных различных типов, объединением записей в блоки и разделение блоков на записи, а также обработкой дисков и наборов данных Программы управления восстановлением после сбоя обрабатывают прерывания от систем контроля, регистрируют сбои в процессоре и внешних устройствах, формируют записи о сбоях в журнале, анализируют возможность завершения затронутой сбоем задачи и переводят систему в состояние ожидания, если завершение задачи невозможно.
Библиотека (library) – сборник подпрограмм или объектов, используемых для разработки программного обеспечения. С точки зрения ОС и прикладного ПО библиотеки разделяются на динамические и статические. Динамические библиотеки – часть основной программы, которая загружается ОС по запросу работающей программы в ходе ее выполнения (Run-time), т.е. динамически (Dynamic Link Library, DLL в Windows). Один и тот же набор функций (подпрограмм) может быть использован сразу в нескольких работающих программах, из-за чего они имеют еще одно название – библиотеки общего пользования (Shared Library). Статические библиотеки могут быть в виде исходного текста, подключаемого программистом к своей программе на этапе написания (например, для языка Fortran существует огромное количество библиотек для решения разных задач именно в исходных текстах), либо в виде объектных файлов, присоединяемых (линкуемых) к исполняемой программе на этапе компиляции. В результате программа включает в себя все необходимые функции, что делает её автономной, но увеличивает размер. К обрабатывающим программам (входят в систему программирования) относятся также программы обслуживания библиотек и их профилактики. Эти программы представляют собой логический уровень ввода-вывода, непосредственно обращенный к пользователю. Отладчик (debugger) является модулем среды разработки или отдельным приложением, предназначенным для поиска ошибок в программе. Отладчик позволяет выполнять пошаговую трассировку, отслеживать, устанавливать или изменять значения переменных в процессе выполнения программы, устанавливать и удалять контрольные точки или условия остановки. Файловая система (file system) – регламент, определяющий способ организации, хранения и именования данных на носителях информации. Она определяет формат физического хранения информации, которую принято группировать в виде файлов. Конкретная файловая система определяет размер имени файла (папки), максимальный возможный размер файла и раздела, набор атрибутов файла. Некоторые файловые системы предоставляют сервисные возможности, например, разграничение доступа или шифрование файлов. Основные функции любой файловой системы нацелены на решение следующих задач:
Файл – это упорядоченная совокупность данных, хранимая на диске и занимающая именованную область внешней памяти. Величина файла характеризуется объемом содержащейся в нем информации. Для того чтобы систематизировать порядок хранения файлов на дисках их объединяют в каталоги. Разновидности файлов. Обычные (или регулярные) файлы реально представляют собой набор блоков (возможно, пустой) на устройстве внешней памяти, на котором поддерживается файловая система. Для организации иерархических систем требуется наличие файлов-каталогов, которые сопоставляют имена файлов или каталогов с их физическим описанием. Каталоги представляют собой особый вид файлов, которые хранятся во внешней памяти подобно обычным файлам, но структура которых поддерживается самой файловой системой. Специальные файлы не хранят данные. Они обеспечивают механизм отображения физических внешних устройств в имена файлов файловой системы. Жёсткая ссылка (hardlink) – в общем случае, одна и та же область информации может иметь несколько имён, указывающих на одни и те же данные. В таком случае имена называют жёсткими ссылками. В общем случае после создания хардлинка сказать, где «настоящий» файл, а где хардлинк, невозможно, так как имена равноправны. Сама область данных существует до тех пор, пока существует хотя бы одно из имён. Хардлинки возможны только на одном физическом носителе. Символьная ссылка (симлинк, софтлинк) — файл, содержащий в себе ссылку на другой файл или директорию. Может ссылаться на любой элемент файловой системы, в том числе, и расположенный на другом физическом носителе.
Структура ПО может быть условно представлена в виде трех различных функциональных частей. Системное ПО: операционные системы, в состав которых входят управляющие части традиционной ОС, системные утилиты, а также сетевое ПО. Этот вид программного обеспечения носит универсальный характер, не связан с конкретным применением ПК и выполняет традиционные функции, характерные для системного ядра ОС: планирование и управление задачами, осуществление посреднических функций между физическим уровнем аппаратуры и логическим уровнем пользователя, управление вводом-выводом и т.п. Утилиты облегчают работу пользователя при проверке, наладке и настройке ПК. Существует два направления: интеграция с ОС и автономное функционирование. Первое, наиболее значительное направление, составляют так называемые системные утилиты, среди которых можно условно выделить следующие классы: сервисные утилиты, предназначенные для эффективной работы с периферийными устройствами и файлами в среде ОС; тестовые утилиты для оценки и диагностики параметров аппаратных и программных средств; интерфейсные оболочки данной ОС; антивирусы и т.д. Инструментальное ПО – основные инструментальные средства для разработчиков ПО. Часто в единую систему интегрируется компилятор и средства поддержки программирования, содержащие редактор текстов, макропроцессор, редактор связи (Linker), библиотекарь, отладчик (Debugger), компоновщик, инструктор (Help). Инструментальные системы ПК, при всех их достоинствах, связаны с ограничениями переносимости разработанного ПО на различные платформы. Прикладное ПО используется в самых различных сферах: от научных и проектных организаций до банков, бухгалтерий, отделов кадров, офисов и т.п. Одно из распространенных применений ПК — подготовка текстов. Табличные процессоры или электронные таблицы — одно из самых первых и массовых применений ПК. В основе табличного процессора лежит механизм потоковых вычислений над элементами двумерной матрицы. Большое разнообразие математических пакетов, реализующих как методы вычислительной математики, так и символьные вычисления, активно используется в сфере научно-технических приложений.
До последнего времени для ПК IBM-клона три типа ОС: однопользовательская однозадачная DOS; однопользовательские многозадачные OS/2, Windows 95, 98, 2000,…; многопользовательская многозадачная UNIX. Начальная ОС для ПК – DOS, которая появилась в 1982 г. и до 1988 г. была единственной в некотором смысле основой при разработке последующих ОС. Последующие операционные системы (OS/2, Windows) представляют собой дальнейшее развитие DOS, недостатки которой довольно быстро выявились и связаны с опережающим развитием технических средств ПК. Все эти ОС возникли в определенной степени в недрах фирмы Microsoft и имеют ряд общих черт, характерных для дисковых ОС.
- создание файлов и присваивание им имен; - создание каталогов (папок) и присваивание им имен; - переименование файлов и каталогов (папок); - копирование и перемещение файлом между дисками компьютера и между каталогами (папками) одного диска; - удаление файлов и каталогов (папок); - навигация по файловой структуре с целью доступа к заданному файлу, каталогу (папке); - управление атрибутами файлов. Особенности ОС. DOS. Работу DOS обеспечивают следующие три компонента: Базовая система ввода-вывода (BIOS). Ядро DOS содержит в виде скрытых файлов: блок первоначальной загрузки, обеспечивающий загрузку в память машины операционной системы – IO.SYS, так называемую систему ввода-вывода с программным обслуживанием периферийных устройств, а также файл MS DOS.SYS, содержащий программы управления файлами, памятью, запуском программ и т.д. Файл COMMAND.COM, или командный процессор, в функции которого входит прием, проверка команд, вводимых пользователем с клавиатуры, и их выполнение. UNIX.
Имеется очень большое количество приложений, в том числе свободно распространяемых, начиная от простейших текстовых и заканчивая мощными системами управления базами данных.
MS-DOS – коммерческая операционная система фирмы Microsoft для IBM PC-совместимых персональных компьютеров. MS-DOS — самая известная ОС из семейства DOS, ранее устанавливаемая на большинство IBM PC-совместимых компьютеров. Со временем она была вытеснена ОС семейства Windows 9x и Windows NT. Она состоит из следующих основных модулей: базовая система ввода-вывода; блок начальной загрузки; модуль расширения базовой системы ввода-вывода; модуль обработки прерываний; командного процессора; утилит ОС. Базовая система ввода-вывода аппаратно зависима и находится в постоянной памяти компьютера. Эта часть операционной системы является «встроенной» в компьютер. Она реализует следующие основные функции: автоматическую проверку аппаратных компонентов при включении ПК; вызов блока начальной загрузки ОС, загрузка в память программ ОС происходит в два этапа: сначала загружается блок начальной загрузки и на него передается управление, затем с помощью этого блока – остальные модули ОС. Блок начальной загрузки – это короткая программа, находящаяся в первом секторе каждой дискеты с ОС DOS. Функция этой программы заключается в считывании в память еще двух модулей ОС, которые и завершают процесс загрузки DOS. Модуль расширения базовой системы ввода/вывода – представляет собой дополнение к базовой системе ввода-вывода в ПЗУ. Он настраивает ОС на конкретную конфигурацию ЭВМ и позволяет подключать новые драйверы к нестандартным устройствам ввода/вывода. При передаче управления этому модулю он проверяет, нет ли на системном диске файла конфигурации ОС. Если файл найден, то считываются его команды вида DEVICE=…, которые указывают, какие дополнительные драйверы необходимо загрузить. Такой подход упрощает подключение новых устройств, повышает модульность ОС и не затрагивает ее системные файлы. Модуль обработки прерываний – реализует основные высокоуровневые услуги DOS (прерывание верхнего уровня), связанные с обслуживанием файловой системы и операций логического уровня ввода/вывода. Данный модуль используется всеми прикладными программами. Командный процессор – обрабатывает команды, вводимые пользователем. Командный процессор находится в дисковом файле COMMAND.COM на диске, с которого загружаются операционные системы.
Кроме ограничения на количество символов в имени файла, существует ограничение на использование тех имен, которые зарезервированы MS-DOS для своих нужд. Эти имена MS-DOS использует, выполняя операции ввода и вывода через периферийные устройства. Если Вы используете зарезервированные имена как имена для своих файлов, Вы будете обращаться не к своему файлу, а к соответствующему периферийному устройству. MS-DOS пришла на смену операционным системам для 8-разрядных процессоров, получив в наследство их ограниченность. Аппаратура развивалась, но MS-DOS не могла поддерживать защищенный режим, многозадачность, виртуальную память. Имелись другие мелкие неудобства, вроде коротких имен файлов. Более серьезный недостаток – ограничение памяти.
Все современные дисковые операционные системы обеспечивают создание файловой системы, предназначенной для хранения данных на дисках и обеспечения доступа к ним. Принцип организации файловой системы — табличный. Поверхность жесткого диска рассматривается как трехмерная матрица, измерениями которой являются номера поверхности, цилиндра и сектора. Под цилиндром понимается совокупность всех дорожек, принадлежащих разным поверхностям и находящихся на равном удалении от оси вращения. Данные о том, в каком месте диска записан тот или иной файл, хранятся в системной области диска в специальных таблицах размещения файлов (FAT-таблицах). Поскольку нарушение FAT-таблицы приводит к невозможности воспользоваться данными, записанными на диске, к ней предъявляются особые требования надежности, и она существует в двух экземплярах, идентичность которых регулярно контролируется средствами.
На выделенных серверах устанавливаются ОС, специально организованные для выполнения тех или иных серверных функций. Поэтому в сетях с выделенными серверами чаще всего используются сетевые ОС, отличающиеся возможностями серверных частей. Например, сетевая ОС Novell NetWare имеет серверный вариант, оптимизированный для работы в качестве файл-сервера, а также варианты оболочек для рабочих станций с различными локальными ОС (DOS, Macintosh, OS/2, UNIX, Windows). На практике сложились два основных подхода к построению сетевых ОС в зависимости от распределения функций между компьютерами сети. Сетевые ОС, а следовательно, и сети делятся на два класса: одноранговые сети и сети с выделенными серверами. Другой пример ОС, ориентированной на построение сети с выделенным сервером, – ОС Windows NT. В отличие от NetWare оба варианта данной сетевой ОС – Windows NT Server (для выделенных серверов) и Windows NT Workstation (для рабочей станции) могут поддерживать функции и клиента, и сервера. Но серверный вариант Windows NT имеет больше возможностей для предоставления ресурсов своего компьютера другим пользователям сети (выполняет более широкий набор функций, поддерживает большое количество одновременных соединений с клиентами, имеет развитые средства защиты). В одноранговых сетях все компьютеры равны в правах доступа к ресурсам друг друга: каждый пользователь может объявить какой-либо ресурс своего компьютера разделяемым. В таких сетях на всех компьютерах устанавливается одна и та же ОС, которая предоставляет всем компьютерам в сети равные возможности. Одноранговые сети могут быть построены, например, на базе ОС LANtastic, Personal Ware, Windows for Workstation, Windows NT Workstation. Одноранговые сети проще в организации и эксплуатации, однако они применяются в основном для объединения небольших групп пользователей (не более 20), не предъявляющих больших требований к объемам хранимой информации, ее защищенности и к скорости доступа. При повышенных требованиях к этим характеристикам более подходящими являются сети с выделенными серверами, которые в ряде случаев обеспечивают наиболее эффективный режим работы сети, называемый клиент-сервер. Так, на рабочие станции локальных вычислительных сетей могут также ставиться прикладное программное обеспечение (экспертные системы), инструментальное ПО (СУБД), системное ПО (сервисные утилиты диагностики). Функциональное значение зависит от предметной области, желаний клиента получить определенную функциональную составляющую.
Утилиты облегчают работу пользователя при проверке, наладке и настройке ПК. Существует два альтернативных направления использования таких программ: интеграция с ОС и автономное функционирование. Первое, наиболее значительное направление составляют так называемые системные утилиты, среди которых можно условно выделить следующие классы: - сервисные утилиты, предназначенные для эффективной работы с периферийными устройствами и файлами в среде ОС; - тестовые утилиты для оценки и диагностики параметров аппаратных и программных средств; - утилиты загрузки шрифтов национального языка в качестве дополнительных (к английскому) при работе с устройствами ввода-вывода (клавиатура, принтер и т.п.); - интерфейсные оболочки данной ОС; - антивирусы и т.д.
Структура ПО может быть условно представлена в виде трех различных функциональных частей: системное ПО; инструментальное ПО; прикладное ПО (или ППП). Инструментальное ПО или системы программирования – это системы для автоматизации разработки новых программ на языке программирования. В самом общем случае для создания программы на выбранном языке программирования (языке системного программирования) нужно иметь следующие компоненты:
Наиболее популярные системы программирования программ с использованием визуальных средств: Borland Delphi – предназначен для решения практически любых задач прикладного программирования; Borland C++ Builder – отличное средство для разработки DOS и Windows приложений; Microsoft Visual Basic – популярный инструмент для создания Windows-программ; Microsoft Visual C++ – позволяет разрабатывать любые приложения, выполняющиеся в среде ОС типа Microsoft Windows.
|