Программное обеспечение персональных компьютеров. Исторический очерк, классификация текущего состояния, перспективы развития

     Замечание. В пакеты системных программ помимо основных программ, допускающих реконфигурацию, входят специальные настроечные программы, называемые программами инсталляции.

3. Другая классификация

     Часто системное программное обеспечение  компьютера подразделяют на базовое и сервисное программное обеспечение.

     Базовое программное обеспечение (Base Software) - минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера.

     К базовому программному обеспечению  компьютера относятся 

• операционные системы и драйверы в составе ОС;
• интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователя с ОС (операционные оболочки) и программные среды;
• системы управления файлами.

     Операционная  система - совокупность программных средств, обеспечивающая управление аппаратной частью компьютера и прикладными программами, а также их взаимодействием между собой и пользователем.

     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.

     Системы управления файлами предназначены для организации более удобного доступа к данным, организованным как файлы.

     Вместо  низкоуровневого доступа к данным с указанием конкретных физических адресов система управления файлами  позволяет использовать логический доступ с указанием имени файла.

     Любая система управления файлами не существует сама по себе - она разработана для  работы в конкретной операционной системе  и с конкретной файловой системой. То есть можно было бы систему управления файлами отнести к операционным системам.

     Но  в связи с тем, что 

• ряд операционных систем позволяет работать с несколькими файловыми системами (либо с одной из нескольких, либо сразу с несколькими одновременно); а дополнительную файловую систему можно установить (т.е. они самостоятельны)
• простейшие операционные системы могут работать и без файловых систем;

системы управления файлами выделяются в  отдельную группу системных программ.

     Заметим, что часто в специальной литературе системы управления файлами относят  все-таки к операционным системам.

     Сервисное программное обеспечение - программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя.

     Это набор сервисных, дополнительно  устанавливаемых программ, которые  можно классифицировать по функциональному  признаку следующим образом:

• драйверы специфических и специальных устройств (те, которые не поставляются в составе ОС).
• программы диагностики работоспособности компьютера;
• антивирусные программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и восстановление зараженных файлов;
• программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль сохранности файловой системы на логическом и физическом уровнях, сжатие дисков, создание страховых копий дисков, резервирование данных на внешних носителях и др.;
• программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия информации в файлах с целью уменьшения объема памяти для ее хранения;
• программы обслуживания сети.

     Эти программы часто называются утилитами. (Заметим, что к антивирусным средствам этот термин обычно не применяется)

     Утилиты - программы, служащие для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров (диагностики, тестирования аппаратных и программных средств, оптимизации использования дискового пространства, восстановления разрушенной на магнитном диске информации и т.п.).

     Наибольшее  распространение сегодня имеют  комплекты утилит: Norton Utilities - фирма Symantec; Checkit PRO Deliuxe 2.0 - фирма Touch Stone; PC Tools for Windows 2.0; программа резервного копирования HP Colorado Backup for Windows 95.

     Отдельно  вспомним о такой группе системного ПО как системы программирования.

     Это набор специализированных программных  продуктов, которые являются инструментальными  средствами разработчика. Программные  продукты данного класса поддерживают все этапы процесса программирования, отладки и тестирования создаваемых  программ.

     Система программирования включает следующие  программные компоненты:

• редактор текста;
• транслятор соответствующего языка;
• компоновщик (редактор связей);
• отладчик;
• библиотеки подпрограмм.

     Заметим, что любая система программирования может работать только в соответствующей  операционной системе, под которую  она и создана, однако при этом она может позволять разрабатывать  программное обеспечение и под  другие операционные системы.

     Например, одна из популярных систем программирования на языке С/С++ от фирмы Watcom для OS/2 позволяет получать программы и для самой OS/2, и для DOS, и для Windows.

     Редактор  текста - это программа для ввода и модификации текста.

     Трансляторы предназначены для преобразования программ, написанных на языках программирования, в программы на машинном языке. Программа, подготовленная на каком-либо языке программирования, называется исходным модулем. В качестве входной информации трансляторы применяют исходные модули и формируют в результате своей работы объектные модули, являющиеся входной информацией для редактора связей. Объектный модуль содержит текст программы на машинном языке и дополнительную информацию, обеспечивающую настройку модуля по месту его загрузки и объединение этого модуля с другими независимо оттранслированными модулями в единую программу.

     Трансляторы делятся на два класса: компиляторы и интерпретаторы. Компиляторы переводят весь исходный модуль на машинный язык. Интерпретатор последовательно переводит на машинный язык и выполняет операторы исходного модуля

     Преимущество  интерпретатора перед компилятором состоит в том, что программа  пользователя имеет одно представление - в виде текста. При компиляции одна и та же программа имеет несколько  представлений - в виде текста и в  виде выполняемого файла.

     Компоновщик, или редактор связей - системная обрабатывающая программа, редактирующая и объединяющая объектные (ранее оттраслированные) модули в единые загрузочные, готовые к выполнению программные модули. Загрузочный модуль может быть помещен операционной системой в основную память и выполнен.

     Отладчик позволяет управлять процессом исполнения программы, является инструментом для поиска и исправления ошибок в программе. Базовый набор функций отладчика включает:

• пошаговое выполнение программы (режим трассировки) с отображением результатов,
• остановка в заранее определенных точках,
• возможность остановки в некотором месте программы при выполнении некоторого условия;
• изображение и изменение значений переменных.

     Загрузчик - системная обрабатывающая программа, объединяющая основные функции редактора связей и программы выборки в одном пункте задания. Загрузчик помещает находящиеся в его входном наборе данных объектные и загрузочные модули в оперативную память, объединяет их в единую программу, корректирует перемещаемые адресные константы с учетом фактического адреса загрузки и передает управление в точку входа созданной программы.

     Средства  сетевого доступа обеспечивают обработку, передачу и хранение данных в сети.

     Заметим, что чаще говорят о сетевых  операционных системах, которые предоставляют  пользователям различные виды сетевых  служб (управление файлами, электронная  почта, процессы управления сетью и  др.)

     Ключом  к использованию этих ресурсов является сервер, специальная программа на компьютере, подключенному к сети, которая принимает запросы (или  команды) и посылает ответы автоматически.

     Программы, предназначенные для подачи запросов серверу, называются программами-клиентами. Сервер предназначен для их обслуживания. Клиент посылает запросы пользователя на сервер, используя стандартизированный  формат, называемый протоколом. Ответ  сервера содержит информацию, представленную в виде файла, содержащего данные того или иного формата.

     Постоянно ведется разработка все новых  программ-клиентов, предлагающих более  удобные способы взаимодействия с сервером.

     Пример. Приложения Netscape Navigator, Internet Explorer -  программы- клиенты.

     Таким образом, в системном программном  обеспечении мы выделили шесть групп системных программ:

• операционные системы;
• интерфейсные оболочки для взаимодействия пользователя с ОС (операционная оболочка) и программные среды;
• системы управления файлами;
• системы программирования;
• утилиты;
• средства сетевого доступа.

     Обратим внимание на то, что в ходе развития компьютерных систем наиболее используемые прикладные программы могут быть перенесены на уровень системных, что  позволяет использовать их в различных  приложениях. Например, средства управления диалоговым взаимодействием с пользователем в системных оболочках (типа Windows).

С другой стороны, наиболее распространенные и  критические по времени системные  функции были частично или полностью  реализованы аппаратно. Например, средства управления многопрограммным защищенным режимом и средства управления мультимедиа-устройствами в процессорах фирмы Intel.

4. Требования к системному программному обеспечению

     Системные программы должны удовлетворять  следующим требованиям:

• прозрачность работы;
• гарантированная надежность выполнения в соответствии со спецификациями;
• максимальная скорость выполнения;
• минимальные затраты на хранение машинных кодов;
• поддержка стандартных средств связи с прикладными программами.

 Функциональные  требования называются спецификациями.

     Эффективность системных программ зависит от времени  их создания и надежности исполняемого кода.

     Требование  эффективности системных программ вызывает необходимость использования  специальных языков:

• машинно-ориентированных типах языка Assembler
• высокого уровня типа C или C++.

     К типам данных этих языков отнесены указатели на данные различных типов  или адреса данных и программных  объектов.

Работа  с большинством пакетов для разработки системного программного обеспечения  предполагает знание и использование  ассемблера для создания модулей  и ассемблерных вставок.

3. Прикладное программное обеспечение

     Прикладным  называется программное обеспечение, предназначенное для решения определенной целевой задачи из проблемной области. Часто такие программы называют приложениями. К типовому прикладному программному обеспечению относятся следующие программы: