Программное обеспечение электронно-вычислительных машин

 
 

Программное обеспечение  электронно-вычислительных машин 

Содержание реферата 

1. Состав программного  обеспечения ЭВМ. 

2. Понятия операционной  системы назначение и основные  функции. 

3. Файловая система  и основные команды MS-DOS. 

Список литературы

1. Состав программного  обеспечения ЭВМ. 

Электронно-вычислительная машина или, как теперь ее называют - компьютер, состоит из двух взаимосвязанных  и взаимодействующих компонентов: электронных блоков (аппаратуры) и  программного обеспечения. Состав аппаратуры был рассмотрен в предыдущей лекции, поэтому мы переходим к рассмотрению второй составляющей компьютера - программному обеспечению. 

Программное обеспечение (ПО) - совокупность программ и правил, позволяющая использовать ЭВМ для  решения различных задач. 

Программное обеспечение  микро ЭВМ разделяются ПРИКЛАДНОЕ, СИСТЕМНОЕ. 

ПРИКЛАДНОЕ программное  обеспечение (ППО) - совокупность программ, предназначенное для решения  конкретных задач. Прикладное программное  обеспечение разрабатывается самим  пользователем в зависимости  от интересующей его задачи. В некоторых  источниках можно встретить деление  прикладного программного обеспечения  на кроссовое и тестовое. 

КРОССОВОЕ программное  обеспечение (КПО) - предназначено для  работы с соответствующей микро  ЭВМ и ее программами, но реализованное  на вычислительных машинах других классов (больших или мини ЭВМ) или на микро  ЭВМ другого типа. 

ТЕСТОВОЕ программное  обеспечение (ТПО) - совокупность предназначенных  для проверки работоспособности  устройств, входящих в состав микро  ЭВМ на стадиях ее изготовления, эксплуатации и ремонта. 

СИСТЕМНОЕ программное  обеспечение (СПО) - совокупность программ и языковых средств, предназначенных  для поддержания функционирования ЭВМ и наиболее эффективного выполнения его целевого назначения. По функциональному  назначению в системном программном обеспечение можно выделить две системы  

- операционную систему

- систему программирования 

ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА (ОС) - комплекс программ предназначенный для обеспечения определенного уровня эффективности вычислительной системы за счет автоматизированного управления ее работой и представляемого пользователям услуг. Эту систему можно рассматривать как программное продолжение и расширения аппаратуры микроЭВМ. 

СИСТЕМА ПРОГРАММИРОВАНИЯ (СП) - совокупность языка программирования и соответствующего ему языкового  процессора, обеспечивающие автоматизацию  отработки и отладки программ. Программные компоненты системы  программирования работают под управлением  операционной системы на ровне с прикладными программами пользователя.

2. Понятия операционной  системы назначение и основные  функции.  

Рассматриваемая тема полностью посвящена операционным системам микроЭВМ, поэтому более подробно остановимся на свойствах операционной системы и ресурсах находящихся под управлением операционной системы. 

Свойства операционной системы: 

1. НАДЕЖНОСТЬ. Операционная  система должна быть надежна,  как и аппаратура на которой  работает. Она должна быть в  состоянии определение и диагностирование  ошибок, а также восстановления после большинства характерных ошибок, произошедших по вине пользователя. Она должна защищать пользователя от их же собственных ошибок или по крайней мере минимизировать вред, который они могут оказать на все программное окружение, находящиеся в микроЭВМ. 

2. ЗАЩИТА. Операционная  система должна защищать выполняемые  задачи от взаимного влияния  их друг на друга. 

3. ПРЕДСКАЗУЕМОСТЬ.  Операционная система должна  отвечать на запросы пользователя  предсказуемым образом. Результат  выполнения команд пользователя  должны быть одним и тем  же вне зависимости от последовательности, в которой эти команды посылаются  на исполнение (при соблюдении  установленных в системе правил). 

4. УДОБСТВА. Операционная  система предлагается пользователю  потому, что она намного облегчает  его работу и освобождает его  от бремени задач по определению  различных ресурсов и задач  по управлению этими ресурсами.  Система должна быть спроектирована  с учетом основных факторов  человеческой психологии. 

5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ.  При распределении ресурсов операционная  система должна максимально повысить  использование системных ресурсов  пользователем. Сама система не  должна использовать большое  количество ресурсов, так как  эти ресурсы становятся недостаточными  для удовлетворения запросов  пользователя. 

6. ГИБКОСТЬ. Системные  операции могут настраиваться  для согласования поведения пользователя. Ресурсы могут быть увеличены  (уменьшены) для того, чтобы улучшить  эффективность и доступность. 

7. РАСШИРЯЕМОСТЬ.  В процессе эволюции к операционной  системе могут быть добавлены  новые программные средства. 

8. ЯСНОСТЬ. Пользователь  может оставаться в неведении  относительно вещей, существующих  ниже уровня интерфейсной системы. 

В тоже время он должен иметь возможность узнать о системе  столько, сколько он хочет. В данном случае интерфейсной системой являются правила и функциональные характеристики средств подключения и взаимодействия устройств вычислительной машины. 

Ресурсы ЭВМ, находящиеся  под управлением операционной системы. 

Причиной существования  операционных систем являются задачи по распределению ресурсов и задач  по управлению этими ресурсами. 

Цель управления ресурсами заключается в том, чтобы добиться эффективного использования  ресурсов пользователем, а также  освободить пользователя от бремени  задач по оперированию ресурсами. 

Под ресурсами микроЭВМ подразумевается следующее: процессорное время, оперативная память, периферийные устройства и математическое обеспечение. 

1.ПРОЦЕССОРНОЕ ВРЕМЯ  - время доступа к процессору  и, следовательно, время счета.  Большинство задач при вычислении  их на ЭВМ тратит половину  времени на ожидание завершения  операций ввода/вывода. Экономическая  необходимость вынуждает разделять  ЭВМ между многими пользователями, одновременно работающими. Таким  образом, для эффективного использования  процессорного времени требуется  сложный механизм разделения  времени - механизм, использующий  одновременную работу центрального  процессора (ЦП) и устройства ввода/вывода  информации. 

2.ОПЕРАТИВНАЯ ПАМЯТЬ. Планирование доступа к оперативной  памяти неотъемлемо от доступа  к центральному процессору. Программа  может выполняться, если есть  доступ к центральному процессору, она оказывается в оперативной  памяти и исполняется, так как  память дефицитна, система должна  использовать ее с максимальной  эффективностью. Есть много предложений  использовать оперативную память  между несколькими пользователями. Цель этих предложений максимально сократить пустые пространства оперативной памяти, возникающие из - за различных объектов и особенностей программ пользователя. 

3.ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА. С большинством периферийных  устройств в каждый момент  времени может работать только  один пользователь. Такая работа  периферийных устройств может  привести к неэффективному их  использованию, если время счета  счета программы довольно велико. Устройства с быстрым доступом разделяются между пользователями с помощью системы управления файлами. Задержки, возникающие при работе с периферийными устройствами быстрого доступа, вполне удовлетворительны виду скорости этих устройств и в виду интервалов времени между программными запросами ввода/вывода. 

Так как большинства  миниЭВМ имеют по одному АЦПУ. Медленность  работы этого устройства может привести к приостановке выполнения программ. Для того, чтобы этого не было в программе операционная система обслуживания ввода/вывода выключается механизм, который называется СПУЛИНГОМ. Спулинг - процедура автоматической записи на магнитный диск данных, предназначенных для вывода на принтер, и распечатки их по мере готовности последнего. 

4. РЕСУРСЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО  ОБЕСПЕЧЕНИЯ - представляют собой  доступные пользователю функции,  предназначенные для работы с  данными и для контроля за выполнением программ. Среди этих ресурсов находятся сервисные программы по управлению файлами и по обслуживанию ввода/вывода, программ системного планирования и системные библиотеки. 

При рассмотрении операционной системы необходимо остановится  на типах и составе операционных систем. 

Как было сказано  раньше, назначение операционной системы  это распределение ресурсов микроЭВМ. Освободив пользователя от забот по распределению ресурсов, операционная система может обеспечить функционирование микроЭВМ в одном из трех режимов: однопрограммный; многопрограммный; многозадачный.

           УСТРОЙСТВА ЭВМ

            ¦

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ +--------¬    --------¬   ---------¬   ---------¬

ПРОЦЕССОР   ¦задача 1¦   ¦задача 1¦   ¦задача 2¦   ¦задача 2¦

            +--------+---+--------+---+--------+---+--------+---0T->

ВНЕШНЕЕ     ¦        ¦   ¦        ¦   ¦        ¦   ¦        ¦   ¦

УСТРОЙСТВО  ¦        ¦в/в¦        ¦   ¦        ¦   ¦        ¦   ¦

1 (АЦПУ)   ¦        ¦   ¦        ¦   ¦        ¦в/в¦        ¦   ¦

            +--------+---+--------+---+--------+---+--------+---+->

ВНЕШНЕЕ     ¦        ¦   ¦        ¦   ¦        ¦   ¦        ¦   ¦

УСТРОЙСТВО  ¦        ¦   ¦        ¦   ¦        ¦   ¦        ¦   ¦

2 (НГМД)   ¦        ¦   ¦        ¦в/в¦        ¦   ¦        ¦в/в¦

            L--------+---+--------+---+--------+---+--------+---+->

                              Рис.1                      время  t 

ОДНОПРОГРАММНЫЙ РЕЖИМ - режим, в котором все ресурсы  ЭВМ представляется лишь одной программе, которая выполняет обработку  данных. На рисунке 1 изображена диаграмма  работы двух программ в однопрограммном  режиме. 

МНОГОПРОГРАММНЫЙ  РЕЖИМ - МУЛЬТИПРОГРАММНЫЙ режим, в  котором несколько независимых  друг от друг программ выполняют обработку данных одновременно. При этом программы делят ресурсы ЭВМ между собой. Основой мультипрограммного режима является совмещение во время работы центрального процессора и выполнение операций периферийных устройств. Достоинство этого режима перед однопрограммным режимом более эффективное использование ресурсов ЭВМ и повышение ее пропускной способности. На рисунке 2 изображена диаграмма работы двух программ в мультипрограммном режиме.

           УСТРОЙСТВА ЭВМ

            ¦

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ¦--------T--------T--------T--------T--------¬

ПРОЦЕССОР   ¦задача 1¦задача 2¦задача 1¦задача 2¦задача 1¦

            +--------+--------+--------+--------+--------+->

ВНЕШНЕЕ     ¦        ¦ввод    ¦        ¦ввод    ¦ввод    ¦

УСТРОЙСТВО  ¦        ¦ вывод ¦        ¦ вывод  ¦ вывод ¦

1 (АЦПУ)   ¦        ¦задачи 1¦        ¦задачи 1¦задачи 2¦

            +--------+--------+--------+--------+--------+->

ВНЕШНЕЕ     ¦        ¦        ¦ввод    ¦        ¦        ¦

УСТРОЙСТВО  ¦        ¦        ¦ вывод ¦        ¦        ¦

2 (НГМД)   ¦        ¦        ¦задачи 2¦        ¦        ¦

            L--------+--------+--------+--------+--------+-> 

МНОГОЗАДАЧНЫЙ РЕЖИМ - режим мультизадачный, предусматривающий параллельное, т. е. одновременное выполнение более чем одной программы по разным задачам, но использующих результат одной задачи как исходные данные для другой, другими словами в операционной системе должны быть средства, позволяющие задачам взаимодействовать друг с другом. В отличие от многопрограммного режима, где используется принцип разделения времени между программами, в этом режиме идет параллельное вычисление по всем задачам. 

Многопрограммный  режим возможен только в мультисистеме (системе с несколькими ЦП). 

Операционная система  является посредником между ЭВМ  и пользователем. Операционная система  осуществляет анализ запросов пользователя и обеспечивает их выполнение. Запрос представляется последовательностью  команд на особом языке директив операционной системы. 

Операционная система  может выполнять запросы в  разных режимах, поэтому операционную систему можно разделить на следующие  типы: