Шпаргалка по "Системное програмное обеспечение"

Вопросы к экзамену по СПО

1. Виды программного обеспечения. Классификации.

2. Компоненты операционной системы.

3. Обзор операционных систем. Краткая история ОС UNIX.

4. Стандарт POSIX. Объекты стандартизации.

5. Ядро ОС. Назначение, функции.

6. Работа с файлами и директориями. Права пользователей.

7. Компиляторы. Назначение. Принципы работы.

8. Понятие процесса в UNIX. Контекст процесса.

9. Диаграмма состояний процесса.

10. Взаимодействующие процессы. Причины кооперации.

11. Параметры функции main() в языке C. Переменные среды окружения и аргументы командной строки.

12. Средства связи между процессами. Характеристики. Критерии надежности средств связи.

13. Способы адресации при использовании средств связи.

14. Буферизация.

15. Модели передачи данных по каналам связи. Организация взаимодействия процессов через pipe.

16. Модели передачи данных по каналам связи. Организация взаимодействия процессов через FIFO.

17. Организация работы с разделяемой памятью в UNIX.

18. Понятие нитей исполнения.

19. Преимущества и недостатки потокового обмена данными.

20. Дескрипторы System V IPC.

21. Синхронизация процессов и нитей исполнения.

22. Семафоры в UNIX.

23. Создание массива семафоров или доступ к уже существующему.

24. Сообщения, как средства связи и средства синхронизации.

25. Операции над очередями сообщений.

26. Мультиплексирование сообщений.

27. Организация файловой системы в UNIX.

28. Разделы носителя информации в UNIX.

29. Логическая структура файловой системы и типы файлов в UNIX.

30. Понятие индексного узла.

31. Организация директорий в UNIX.

32. Системные вызовы для работы с файлами.

33. Понятие о файлах, отображаемых в память.

34. Организация ввода-вывода в UNIX.

35. Файлы устройств.

36. Монтирование файловых систем.

37. Сигналы в UNIX.

38. Понятие о надежности сигналов.

1. Виды программного обеспечения. Классификации

Существует два основных типа программного обеспечения: системное и прикладное. Каждый тип выполняет различные функции.

Прикладное программное обеспечение

К прикладному программному обеспечению относятся программы, написанные для пользователей или самими пользователями, для задания компьютеру конкретной работы. Программы обработки заказов или создания списков рассылки – примеры прикладного программного обеспечения. Программистов, которые пишут прикладное программное обеспечение, называют прикладными программистами.

Прикладное программное обеспечение, такое как языки программирования и различные пользовательские приложения, работает с аппаратным обеспечением через слой системного программного обеспечения. Пользователи, в свою очередь, взаимодействуют с прикладным программным обеспечением.

Основной функцией прикладного программного обеспечения является выполнение задач, поставленных конечными пользователями. Для разработки прикладного программного обеспечения может быть использовано множество языков программирования, например:

· Ассемблер

· Fortran

· Lisp и Prolog

· Cobol

· Basic

· PL/1

· C и C++

· Focus

· Lotus 1-2-3

· dBase

· Java

· Pascal

Системное программное обеспечение

Системное программное обеспечение – это набор программ, которые управляют компонентами компьютера, такими как процессор, коммуникационные и периферийные устройства. Системное ПО играет роль посредника между прикладными программами  и аппаратным обеспечением.

Системное программное обеспечение, которое управляет работой компьютера, называется операционной системой – ОС (operating system – OS). К другому системному программному обеспечению относятся программы трансляции, преобразующие команды языков программирования в исполняемый машинный код, а также различные утилиты (utilities)  - программы для обслуживания компьютера и периферийных устройств.  Программистов, которые создают системное программное обеспечение, называют системными программистами.

2. Компоненты операционной системы

В структуре операционной системы Ms Dos можно выделить следующие основные модули:

• базовая система ввода-вывода;

• блок начальной загрузки;

• модуль расширения базовой системы ввода-вывода;

• модуль обработки прерываний;

• командный процессор;

• драйверы внешних устройств;

• утилиты (вспомогательные программы) Ms Dos.

Базовая система ввода-вывода имеет аппаратно-программную реализацию, т.е. представляет собой программу, «зашитую» в ПЗУ компьютера, осуществляющую тестирование устройств ЭВМ после включения компьютера. Она вызывает блок начальной загрузки и обрабатывает системные прерывания.

Все остальные модули MS DOS представляют собой программы и размещаются на системном диске.

Блок начальной загрузки (B*ot *ecord) - небольшая программа (длиной 512 байт), располагающаяся в первом секторе системного диска. Функция этой программы - нахождение и считывание в память двух модулей операционной системы (файлы Io.sys и Msdos.sys), которые

завершают процесс загрузки операционной системы Ms Dos.

Модуль расширения B*OS и модуль обработки прерываний (Ms*o*.sys) остаются в памяти компьютера постоянно. Файл I*.*ys представляет собой дополнение к BIO*, и его назначение - обслуживание периферийных устройств. В ряде случаев хранящиеся в нем программы корректируют ошибки, записанные в B*OS. Файл Msdos.sys выполняет операции, связанные с обработкой ошибок в операционной системе.

Командный процессор выполняет внутренние команды Ms Dos, а также запускает на выполнение любые прикладные программы.

Драйвер внешнего устройства - программа, обеспечивающая управление внешними устройствами. Каждому типу и модификации внешнего устройства соответствует свой драйвер. Модификацию параметров операционной системы и подключение драйверов обеспечивает файл Config.*ys.

Утилиты *s Dos - программы, которые могут находиться на любом диске. Они реализуют разнообразные дополнительные функции, например форматирование дискет, вывод на экран иерархической структуры каталогов и т.д.

Загрузка командного процессора завершается загрузкой командного файла Autoexec.bat, который окончательно настраивает операционную систему. После его выполнения процесс загрузки операционной системы завершается, и на экран выдается приглашение, указывающее на то, что компьютер готов к приему команд.

3. Обзор операционных систем. Краткая история ОС UNIX

Компьютерные технологии развиваются все быстрее и быстрее. Несколько лет назад можно было без проблем держаться в курсе всех новинок в этой индустрии, лишь иногда почитывая соответствующие журналы. Всем было понятно, что процессор Пентиум-120 шустрее Пентиума-100, а тот, в свою очередь, производительнее 486-го. Опытный пользователь перед покупкой какой-нибудь запчасти сначала изучал статьи и обзоры, что бы приобрести действительно хороший товар. Сейчас же за производителями просто не уследишь, что ни день, появляются новые разработки, одних процессоров уже несколько десятков. Частота ядра - уже не показатель быстродействия, напридумывали каких-то рейтингов и прочих сложностей. Чтобы разобраться во всех тонкостях, приходится проштудировать не одну статью. Рынок просто завален огромным количеством комплектующих и периферии. В названии модели могут отличаться всего лишь на одну букву, а по техническим параметрам - на порядок. Покупка новых запчастей превращается в лотерею повезет - не повезет, так как найти исчерпывающую сравнительную информацию по всем устройствам данного типа становится проблематично. Да что говорить, операционных систем тоже наклепали изрядное количество. Чем они отличаются и какой отдать предпочтение?

Попробуем хотя бы несколько прояснить ситуацию с операционками. Если говорить простым языком, операционная система - это программа-посредник между вами и компьютером. Без нее даже самая мощная и крутая машина становится грудой бесполезного железа. Кто будет объяснять винчестеру, причем только на ему понятном языке, что нужно извлечь файл с именем таким-то, а затем договариваться с видеокартой, что бы она его показала, и не как попало, а именно так, как нужно? Вот этими, и многими другими делами занимается операционная система. От того, насколько исправно и быстро она функционирует, зависит удобство вашей работы или развлечения. Так что операционную систему можно без преувеличения назвать главной программой.

Различные приложения, будь то текстовые и графические редакторы, плееры, игры и все остальное, должны быть написаны специально под определенную систему. Программа для Windows не будет работать под MacOS и наоборот. Вернее, это можно сделать, но только с помощью специальных эмуляторов.

Так как в нашей стране наиболее широко распространена платформа РС, то рассматривать будем только те системы, которые на ней работают. Начнем с самых известных.

Операционные системы Microsoft

MS DOS 6

Одна из первых "массовых" операционок, широко распространенная во времена компьютеров на процессорах 286-486. В то время компания Microsoft еще не стала таким огромным монстром. Имелась альтернатива от различных фирм: MS DOS, PC DOS, DR DOS. Правда, отличались они мало, так что обыкновенный пользователь мог не задумываться про то, какая система работает у него на машине. Управление осуществлялось набором команд с клавиатуры, что было крайне медленно и неудобно. Эта ситуация привела к возникновению оболочек-консолей, самой популярной из которых оказался Norton Commander.

На сегодняшний день операционная система DOS является устаревшей и практически не используется. Ее можно встретить на совсем древних машинах, которые владельцы не спешат выбрасывать в мусор.

Windows 3 (1990 год)

Время шло, компьютеров, и соответственно, их пользователей становилось все больше. Росли мощности и запросы потребителей. Это привело к созданию Windows 3. Сама по себе она не является операционной системой, а устанавливается поверх DOS. Но обладает большим количеством нововведений, что сделало эту надстройку настоящим революционным продуктом. Появились многооконность, красивый (по тем временам) интерфейс, многозадачность, а также иные приятности и полезности. Собственно говоря, отсюда и начинается монопольное владычество Microsoft, потому что разработчики стали создавать программы, работающие только под Windows 3.

Сегодня связка DOS+Windows 3 встречается крайне редко, только на очень старых машинах, где мощности железа не позволяют установить нечто более современное.

Windows 95 (1995 год)

Появление новых окон произвело фурор в компьютерном мире. Это уже не очередная надстройка над DOS, а самостоятельная операционная система. Был в корне переработан интерфейс, улучшилась многозадачность, дистрибутив пополнился служебными программами и дополнительными утилитами. Также система могла похвастаться большим количеством встроенных драйверов для многих устройств, что делало процесс инсталляции гораздо проще. Через год Microsoft выпустила версию OSR2 (OEM Service Release), которая поддерживала новую файловую систему FAT32, что позволяло работать с жесткими дисками большого объема. Появился встроенный интернет-браузер и приложение DirectX для работы с трехмерной графикой и медиа-потоками. Также была проделана серьезная работа над ошибками и внесены различные мелкие улучшения.

Но сказать, что DOS совсем прекратила свое существование, нельзя. Многое в Windows 95 работает, используя те же самые механизмы. Стабильность работы и защищенность оставляют желать лучшего. Рекомендуется периодически переустанавливать операционку, особенно если часто инсталлировать разного рода программы. И пользоваться лучше релизом OSR2, который считается более устойчивым.

В нынешнее время Windows 95 считается устаревшей, хотя для машин класса Пентиум-100, которые еще живут в домах и даже организациях, это наиболее подходящая операционная система.

Windows NT 4 (1995 год)

Windows 95 разрабатывалась как операционная система для дома и, возможно, офиса, которая должна быть достаточно простой в управлении и использовании. Windows NT представляет собой совершенно иную систему, предназначенную для серьезной работы и больших сетей. Например, большинство пакетов для трехмерного моделирования и анимации работали только под NT. Несмотря на внешнее сходство с Windows 95, эта операционная система имеет другое ядро и использует иные механизмы работы. Она отличается большой устойчивостью, безопасностью и стабильностью, однако у этого есть обратная сторона. Драйвера устройств должны быть специально написаны под Windows NT, операционка использует собственную файловую систему NTFS, которую не понимают Windows 95-98. Конфигурировать NT гораздо сложнее, это должен делать квалифицированный пользователь. Система предназначена для серьезной работы, так что про всякие игрушки лучше забыть.

Windows NT 4 существует в двух вариантах: Workstation и Server. Первый предназначен для персональных рабочих мест, а второй должен работать в качестве сервера.

Благодаря своей надежности и относительно низким системным требованиям Windows NT 4 стала очень популярной. Ее использовали даже там, где хватило бы возможностей Windows 95-98. Однако эта система тоже не идеальна, и Microsoft регулярно выпускала пакеты обновлений, называемые сервис-паками. Необходимым минимумом стал сервис-пак 4. Если он не установлен, то некоторые программы просто откажутся запускаться.

Сейчас Windows NT 4 считается устаревшей системой, хотя многие пользователи не спешат устанавливать себе нечто новое. Лучше хорошо изученное старое, чем неизвестное новое. Например, опыты с новыми программами на информационном сервере крупной организации могут окончится весьма плачевно.

Windows 98 (1998 год)

Хотя рекламная компания Microsoft вовсю трубила о том, что выпускается новая революционная система, ничего сногсшибательного в Windows 98 нет. Ядро и основные механизмы остались прежними. Появилась поддержка новых на тот день интерфейсов и протоколов, пополнилась коллекция драйверов. Наиболее очевидное новшество - интеграция с Интернет. Рабочий стол можно сделать настоящей веб-страницой. Обновленный Internet Explorer стал довольно простым и в тоже время функциональным, что сделало его лидером на рынке браузеров.