Программное обеспечение компьютера

Понятие вычислительного  процесса и ресурса. Основные виды ресурсов компьютера

Понятие «вычислительный процесс» (или просто – «процесс») является одним из основных при рассмотрении ОС. Как понятие, процесс является определенным видом абстракции.  

 

 Понятие вычислительного процесса и ресурса. Прерывание 

 

Понятие «вычислительный процесс» (или просто – «процесс») является одним из основных при рассмотрении ОС. Как понятие, процесс является определенным видом абстракции. Последовательный процесс (иногда называемый «задачей») – это выполнение отдельной программы с её данными на последовательном процессоре. Концептуально процессор рассматривается в двух аспектах:

-    он является носителем данных;

-    он (одновременно) выполняет операции, связанные с их обработкой.

В качестве примеров можно  назвать следующие процессы (задачи):

-    выполнение прикладных программ пользователей;

-    выполнение утилит;

-    выполнение других системных обрабатывающих программ;

-    редактирование какого-либо текста;

-    трансляция исходной программы;

-    компоновка исходной программы;

-    исполнение исходной программы.

Прерывания представляют собой механизм, позволяющий координировать параллельное функционирование отдельных  устройств вычислительной системы  и реагировать на особые состояния, возникающие при работе процессора. Таким образом, прерывание – это  принудительная передача управления от выполняемой программы к системе (а через нее – к соответствующей  программе обработки прерывания), происходящая при возникновении  определенного события.

Механизм прерываний реализуется  аппаратно-программными средствами. Структуры  систем прерывания (в зависимости  от аппаратной архитектуры) могут быть самыми разными, но все они имеют  одну общую особенность – прерывание непременно влечет за собой изменение  порядка выполнения команд процессором.

Механизм обработки прерываний независимо от архитектуры вычислительной системы включает следующие элементы:

1. Установление факта  прерывания (прием сигнала на  прерывание) и идентификация прерывания (в операционных системах иногда  осуществляется повторно, на шаге 4).

2. Запоминание состояния  прерванного процесса. Состояние  процесса определяется, прежде всего,  значением счетчика команд (адресом  следующей команды, который, например, в i80x86 определяется регистрами CS и IP – указателем команды), содержимым  регистров процессора и может  включать также спецификацию  режима (например, режим пользовательский  или привилегированный) и другую  информацию.

3. Управление аппаратно  передается подпрограмме обработки  прерывания. В простейшем случае  в счетчик команд заносится  начальный адрес подпрограммы  обработки прерываний, а в соответствующие  регистры – информация из слова  состояния. В более развитых  процессорах, например в том  же i80286 и последующих 32-битовых  микропроцессорах, начиная с i80386, осуществляется достаточно сложная  процедура определения начального адреса соответствующей подпрограммы обработки прерывания и не менее сложная процедура инициализации рабочих регистров процессора.

4. Сохранение информации  о прерванной программе, которую  не удалось спасти на шаге 2 с помощью действий аппаратуры. В некоторых вычислительных системах  предусматривается запоминание  довольно большого объема информации  о состоянии прерванного процесса.

5. Обработка прерывания. Эта работа может быть выполнена  той же подпрограммой, которой  было передано управление на  шаге 3, но в ОС чаще всего  она реализуется путем последующего  вызова соответствующей подпрограммы.

6. Восстановление информации, относящейся к прерванному процессу (этап, обратный шагу 4).

7. Возврат в прерванную  программу.

Шаги 1-3 реализуются аппаратно, а шаги 4-7 – программно.

 

Классификация программного обеспечения. Системное программное  обеспечение 

 

Классификация ПО

Традиционно программное  обеспечение подразделяют на два  класса:

1) системное программное  обеспечение (СПО) и

2) прикладное (пользовательское) программное обеспечение (ППО)

Системное программное обеспечение (System Software) - совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ.

СПО управляет ресурсами  компьютерной системы и позволяет  пользователям программировать  в более выразительных языках, чем машинный язык компьютера. Состав СПО мало зависит от характера  решаемых задач пользователя.

Системное программное обеспечение  предназначено для:

· создания операционной среды функционирования других программ (другими словами, для организации выполнения программ);

· автоматизации разработки (создания) новых программ;

· обеспечения надежной и эффективной работы самого компьютера и вычислительной сети;

· проведения диагностики и профилактики аппаратуры компьютера и вычислительных сетей;

· выполнения вспомогательных технологических процессов (копирование, архивирование, восстановление файлов программ и баз данных и т.д.).

Данный класс программных  продуктов тесно связан с типом  компьютера и является его неотъемлемой частью.

Программные продукты данного  класса в основном ориентированы  на квалифицированных пользователей - профессионалов в компьютерной области: системного программиста, администратора сети, прикладного программиста, оператора.

Часто системное ПО компьютера подразделяют на БАЗОВОЕ и СЕРВИСНОЕ  программное обеспечение.

Классификация программного обеспечения. Прикладное программное  обеспечение 

 

Классификация ПО

Традиционно программное  обеспечение подразделяют на два  класса:

1) системное программное  обеспечение (СПО) и

2) прикладное (пользовательское) программное обеспечение (ППО)

Прикладные программы предназначены для решения функциональных задач, они выполняют обработку информации различных предметных областей.

Это самый многочисленный класс программных продуктов.

В свою очередь он условно  подразделяется на две группы.

1 группа – программы  для решения отдельных, самостоятельных  задач. Эти программы выполняются  независимо друг от друга и  представляют собой набор разрозненных, не связанных между собой знаний. Конечно, и они могут быть  весьма сложными и очень необходимыми  задачами.

2 группа - системы программ  для решения классов задач  из различных специализированных  областей науки техники и промышленности. Часто такие системы называют  пакетами прикладных программ. Программы,  входящие в пакет, выполняются  не отдельно друг от друга,  а совместно, в различных комбинациях,  в зависимости от конкретной  решаемой задачи.

 

 

 

 

 

BIOS компьютера. Особенности взаимодействия отдельных компонентов компьютера. Аппаратная и программная части BIOS 

 

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Наиболее широко среди  пользователей компьютеров известна BIOS материнской платы, но BIOS присутствуют почти у всех компонентов компьютера: у видеоадаптеров, сетевых адаптеров, модемов, дисковых контроллеров, принтеров. По своей сути BIOS является посредником между аппаратным и программным обеспечением компьютера.

BIOS в ПК обычно можно  найти в следующих компонентах  системы:

ПЗУ системной платы;

ПЗУ платы адаптера (например, видеоадаптера);

данные на диске, загружаемые  в ОЗУ (драйверы устройств).

Системная BIOS содержит драйверы основных компонентов (клавиатуры, дисковода, жесткого диска, последовательного и параллельных портов и т. д.), необходимые для начального запуска компьютера. По мере появления новых устройств (видеоадаптеров, накопителей CD-ROM, жестких дисков с интерфейсом SCSI и т. д.) их процедуры инициализации не добавлялись в системную BIOS. Острая необходимость в таких устройствах при запуске компьютера отсутствует, поэтому нужные драйверы загружаются с диска во время запуска операционной системы. Это относится к звуковым адаптерам, сканерам, принтерам, устройствам PC Card (PCMCIA) и т. д.

В то же время существует целый ряд драйверов, которые  должны быть активизированы во время  начальной загрузки. Например, можно  ли загрузиться с жесткого диска, если драйверы, требующиеся для выполнения этой операции, должны быть загружены  непосредственно с этого диска? Очевидно, что необходимые драйверы должны быть предварительно загружены  в ПЗУ (read-only memory — ROM) системной платы или платы адаптера.

Такое расположение BIOS предотвращает  необходимость постоянной модернизации системной BIOS при появлении новых  моделей устройств, особенно используемых при начальной загрузке компьютера. Собственная BIOS, как правило, устанавливается на следующих платах:

·           видеоадаптеры — всегда имеют собственную микросхему BIOS;

·           SCSI-адаптеры — обратите внимание, что эта BIOS не поддерживает все SCSI-устройства, т. е. с диска необходимо загружать дополнительные драйверы для накопителей CD-ROM, сканеров, устройств Zip и прочих с интерфейсом SCSI; большинство новых SCSI-адаптеров поддерживают загрузку с накопителя SCSI CD-ROM, однако при загрузке с другого диска или устройства все равно понадобятся драйверы CD-ROM;

·           сетевые адаптеры — платы, поддерживающие загрузку непосредственно с файлового сервера; имеют так называемое загрузочное ПЗУ или модуль IPL (Initial program load — первоначальная загрузка системы), которые необходимы для начальной инициализации устройства либо нормального функционирования в бездисковых рабочих станциях или терминалах;

·           платы обновления IDE или дисковода — для поддержки функции загрузочного устройства при запуске системы;

 

 

 

 

 

 

BIOS компьютера. Системная BIOS. Функции BIOS. Виды микросхем BIOS 

 

BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода-вывода) — совокупность программ, предназначенных для автоматического тестирования устройств после включения питания компьютера и загрузки операционной системы в оперативную память.

Наиболее широко среди  пользователей компьютеров известна BIOS материнской платы, но BIOS присутствуют почти у всех компонентов компьютера: у видеоадаптеров, сетевых адаптеров, модемов, дисковых контроллеров, принтеров. По своей сути BIOS является посредником между аппаратным и программным обеспечением компьютера.

Главная функция BIOS материнской  платы — инициализация устройств, подключённых к материнской плате, сразу после включения питания компьютера. BIOS проверяет работоспособность устройств (т. н. самотестирование, англ. POST — Power-On Self Test), задаёт низкоуровневые параметры их работы (например, частоту шины центрального микропроцессора), и после этого ищет загрузчик операционной системы (англ. Boot Loader) на доступных носителях информации и передаёт управление операционной системе.

Микросхемы BIOS бывают двух видов:

1. Flash BIOS — используют перезаписываемую так называемую flash-память;

2. ROM BIOS — используют постоянное  запоминающее устройство.

BIOS первого типа можно  модернизировать с помощью специальной  программы, в то время как  более старые ROM BIOS необходимо физически  извлечь из материнской платы  и заменить на новую модель. Практически любая система, созданная в течение последних десяти лет, имеет Flash BIOS. При этом, хотя на большинстве материнских плат микросхемы BIOS вставлены в разъем типа socket, вы можете поменять их содержимое, скачав и установив обновленную версию. Существует только одна ситуация, когда необходимо менять саму микросхему BIOS. Она возникает, если при попытке установки модернизированной версии BIOS вы потерпели неудачу, а плата не имеет функции аварийного восстановления BIOS.