Программное обеспечение современных компьютеров и других средств информатизации

• Операционная система, в которой успешность работы любой программы зависит не только от её логической правильности, но и от времени, за которое она получила этот результат. Если система не может удовлетворить временным ограничениям, должен быть зафиксирован сбой в её работе;
• Стандарт POSIX 1003.1 даёт определение: «Реальное время в операционных системах — это способность операционной системы обеспечить требуемый уровень сервиса в определённый промежуток времени»;
• Операционная система, реагирующая в предсказуемое время на непредсказуемое появление внешних событий;
• Интерактивные системы постоянной готовности. В категорию ОСРВ их относят, исходя из маркетинговых соображений, и если интерактивную программу называют «работающей в реальном времени», то это лишь означает, что запросы от пользователя обрабатываются с задержкой, незаметной для человека.
3. Сетевая операционная система

     Операционная  система со встроенными возможностями  для работы в компьютерных сетях. К таким возможностям можно отнести:

• поддержку сетевого оборудования
• поддержку сетевых протоколов
• поддержку протоколов маршрутизации
• поддержку фильтрации сетевого трафика
• поддержку доступа к удалённым ресурсам, таким как принтеры, диски и т. п. по сети
• поддержку сетевых протоколов авторизации
• наличие в системе сетевых служб позволяющей удалённым пользователям использовать ресурсы компьютера

     Примеры сетевых операционных систем:

• Novell NetWare
• LANtastic
• Microsoft Windows (95, NT, XP, Vista, Seven)
• Различные UNIX системы, такие как Solaris, FreeBSD
• Различные GNU/Linux системы
• IOS
• ZyNOS компании ZyXEL

     Главными  задачами являются разделение ресурсов сети (например, дисковые пространства) и администрирование сети. С помощью сетевых функций системный администратор определяет разделяемые ресурсы, задаёт пароли, определяет права доступа для каждого пользователя или группы пользователей.

     Отсюда  деление:

• Сетевые ОС для серверов;
• Сетевые ОС для пользователей.

     Существуют  специальные сетевые ОС, которым  приданы функции обычных систем (Windows NT) и обычные ОС (Windows XP), которым  приданы сетевые функции. Сегодня  практически все современные  ОС имеют встроенные сетевые функции.

4. Встраиваемая система (встроенная система)

     Специализированная компьютерная система управления, концепция разработки которой заключается в том, что такая система будет работать, будучи встроенной непосредственно в устройство, которым она управляет.

     То  есть устройство строится на базе встроенного  компьютера, который в то же время  не воспринимается пользователем устройства как компьютер (так как не имеет  обычного монитора и клавиатуры, не отображает привычной ОС и другого  ПО).

     В связи с тем, что система управления будет размещаться внутри более  сложного устройства, при её разработке ключевую роль играют следующие факторы:

• минимальное собственное энергопотребление (возможно автономное питание);
• минимальные собственные габариты и вес;
• собственная защита (корпус) минимальна и обеспечивается прочностью и жёсткостью конструкции и применёнными элементами;
• функции отвода тепла (охлаждения) обеспечивают минимум требований тепловых режимов. Если плотность теплового потока (тепловой поток, проходящий через единицу поверхности) не превышает 0,5 мВт/см², перегрев поверхности устройства относительно окружающей среды не превысит 0,5 °C, такая аппаратура считается не теплонагруженной и не требует специальных схем охлаждения.
• Микропроцессор и системная логика, а также ключевые микросхемы по возможности совмещены на одном кристалле
• Специальные военно-космические требования по радиационной и электромагнитной стойкости, работоспособность в вакууме, гарантированное время наработки, срок доступности решения на рынке и т.д. Основой построения простых встроенных систем часто служат одноплатные (однокристальные) ЭВМ (микроконтроллер), специализированные или универсальные микропроцессоры, ПЛИС. Для построения некоторых видов встроенных систем широко используют микропроцессоры архитектуры ARM.

     Широко  распространено непосредственное использование  или обеспечение значительной степени  совместимости с морально устаревшими  за долгое время выпуска (десятки  лет) устройствами и интерфейсами (например, процессорами семейств Intel 8086, i386, i486, Pentium и их аналогами; шиной ISA и т. п.) из-за низкой стоимости разработки конкретного решения.

     Областью  применения встроенных систем являются:

• Средства автоматического регулирования и управления техпроцессами, например контроль доступа.
• станки с ЧПУ.
• банкоматы, платёжные терминалы.
• телекоммуникационное оборудование.
5. Загрузчик операционной системы.

     Системное программное обеспечение, обеспечивающее загрузку операционной системы непосредственно  после включения компьютера. Загрузчик операционной системы:

• обеспечивает необходимые средства для диалога с пользователем компьютера (например, загрузчик позволяет выбрать операционную систему для загрузки);
• приводит аппаратуру компьютера в состояние, необходимое для старта ядра операционной системы (например, на не-x86 архитектурах перед запуском ядра загрузчик должен правильно настроить виртуальную память);
• загружает ядро операционной системы в ОЗУ. Загрузка ядра операционной системы не обязательно происходит с жесткого диска. Загрузчик может получать ядро по сети. Ядро может храниться в ПЗУ или загружаться через последовательные интерфейсы (это может пригодиться на ранней стадии отладки создаваемой компьютерной системы);
• формирует параметры, передаваемые ядру операционной системы (например, ядру Linux передаются параметры, указывающие способ подключения корневой файловой системы);
• передаёт управление ядру операционной системы.

     На  компьютерах архитектуры IBM PC запуск загрузчика осуществляется программным обеспечением BIOS, записанной в ПЗУ компьютера, после успешного окончания процедуры POST. Опишем процедуру, с помощью которой происходит загрузка с НЖМД IBM PC: BIOS производит чтение 512 байт первого сектора НЖМД (MBR) в ОЗУ по адресу 0x00007C00 (0x07C0:0x0000 в формате реального режима), затем прочитанному коду передаётся управление. Этот код читает и анализирует таблицу разделов жёсткого диска, а затем, в зависимости от вида загрузчика, либо передаёт управление загрузочному коду активного раздела жёсткого диска, либо самостоятельно загружает ядро с диска в оперативную память и передаёт ему управление. Первоначально загрузчик работает в режиме реальной адресации при отключенной адресной линии A20, что создает определенные трудности при написании загрузчиков.

6. Драйвер устройства.

     Программа, позволяющая конкретному устройству, такому как модем, сетевая плата  или принтер, взаимодействовать  с Windows. Например, без драйверов последовательного  порта сетевые подключения не могут использовать модем для  соединения с сетью. Даже установленное  в системе устройство может не распознаваться Windows до установки и  настройки соответствующего драйвера. Если устройство включено в список совместимого оборудования, то драйвер  такого устройства обычно входит в  состав Windows. Драйверы устройств загружаются  автоматически при запуске компьютера и с этого момента выполняются, оставаясь невидимыми.

4. Прикладное  ПО

     Прикладные  программы могут использоваться  автономно или в составе программных комплексов или пакетов. Прикладное ПО – программы,  непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых работ на ПК: редактирование текстовых документов, создание рисунков или картинок, создание электронных таблиц и т.д.

     Пакеты  прикладных программ – это система  программ, которые по сфере применения делятся на проблемно – ориентированные, пакеты общего назначения и интегрированные  пакеты. Современные интегрированные  пакеты содержат до пяти функциональных компонентов: тестовый и табличный  процессор, СУБД, графический редактор, телекоммуникационные средства.

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

1. Офисное приложение.

     Офисным называется приложение цель (задача) которого упростить (и/или ускорить) повседневную офисную работу т.е. набор, распечатка, редактирование текста и/или графики.

1. Текстовый редактор.

     Компьютерная  программа, предназначенная для  обработки текстовых файлов, такой  как создание и внесение изменений.

     Условно выделяют два типа редакторов: потоковые  текстовые редакторы и интерактивные.

     Потоковые текстовые редакторы представляют собой компьютерные программы, которые  предназначены для автоматизированной обработки входных текстовых  данных, полученных из текстового файла, в соответствии с заранее заданными  пользователями правилами. Чаще всего  правила представляют собой регулярные выражения, на специфичном для данного  конкретного текстового редактора  диалекте. Примером такого текстового редактора может служить редактор Sed.

     Интерактивные текстовые редакторы — это семейство компьютерных программ предназначенных для внесения изменений в текстовый файл в интерактивном режиме. Такие программы позволяют отображать текущее состояние текстовых данных в файле и производить над ними различные действия.

     Часто интерактивные текстовые редакторы  содержат значительную дополнительную функциональность, призванную автоматизировать часть действий по редактированию, или внести изменение в отображение  текстовых данных, в зависимости  от их семантики. Примером функциональности последнего рода может служить подсветка  синтаксиса.

2. Текстовый процессор

     Текстовый процессор — вид прикладной компьютерной программы, предназначенной для производства (включая набор, редактирование, форматирование, иногда печать) любого вида печатной информации. Иногда текстовый процессор называют текстовым редактором второго рода.

     Текстовыми  процессорами в 1970-е — 1980-е годы называли предназначенные для набора и печати текстов машины индивидуального и офисного использования, состоящие из клавиатуры, встроенного компьютера для простейшего редактирования текста, а также электрического печатного устройства. Позднее наименование «текстовый процессор» стало использоваться для компьютерных программ, предназначенных для аналогичного использования.

     Текстовые процессоры, в отличие от текстовых  редакторов, имеют больше возможностей для форматирования текста, внедрения  в него графики, формул, таблиц и  других объектов. Поэтому они могут  быть использованы не только для набора текстов, но и для создания различного рода документов, в том числе официальных. Наиболее известным примером текстового процессора является Microsoft Word.

3. Табличный процессор.

     Электронная таблица — компьютерная программа, позволяющая проводить вычисления с данными, представленными в виде двухмерных массивов, имитирующих бумажные таблицы.

     Электронные таблицы (ЭТ) представляют собой удобный  инструмент для автоматизации вычислений. Многие расчёты, в частности в  области бухгалтерского учёта , выполняются  в табличной форме: балансы, расчётные  ведомости, сметы расходов и т. п. Кроме того, решение численными методами целого ряда математических задач удобно выполнять именно в табличной  форме. Использование математических формул в ЭТ позволяет представить  взаимосвязь между различными параметрами  некоторой реальной системы. Решения  многих вычислительных задач, которые  раньше можно было осуществить только с помощью программирования, стало  возможно реализовать через математическое моделирование в электронной  таблице.