Общая классификация программ и с позиции риска использования. Привести примеры.

Артамонов Владимир и левен никита.

1. Понятие «Программное обеспечение», «Программа», «Задача». Классы задач (технологические и функциональные). Привести примеры каждого класса задач.

Программное обеспечение — наряду с аппаратными средствами, важнейшая составляющая информационных технологий, включающая компьютерные программы и данные, предназначенные для решения определённого круга задач и хранящиеся на машинных носителях. Программное обеспечение представляет собой либо данные для использования в других программах, либо алгоритм, реализованный в виде последовательности инструкций для процессора.

Компьютерная программа — последовательность инструкций, предназначенная для исполнения устройством управления вычислительной машины. Чаще всего образ программы хранится в виде исполняемого модуля (отдельного файла или группы файлов). Из этого образа, находящегося как правило на диске, исполняемая программа в оперативной памяти может быть построена программным загрузчиком. В зависимости от контекста, рассматриваемый термин может относиться также и к исходным текстам программы.

Классификация программ по категориям пользователя и с позиции функционального использования.

Прикладные программы предназначены для того, чтобы обеспечить применение вычислительной техники в различных сферах

деятельности человека. Помимо создания новых программных продуктов разработчики прикладных программ большие усилия тратят

на совершенствование и модернизацию популярных систем, создание их новых версий. Новые версии, как правило, поддерживают старые,

сохраняя преемственность, и включают в себя базовый минимум (стандарт) возможностей.

Один из возможных вариантов классификации программных средств (ПС), составляющих прикладное программное обеспечение (ППО).

Как и почти всякая классификация, приведенная на рисунке не является единственно возможной. В ней представлены

даже не все виды прикладных программ. Тем не менее, использование классификации полезно для создания общего представления о ППО.

Общая классификация программ и с позиции риска использования. Привести примеры.

Системное ПО

Это совокупность программ для обеспечения работы компьютера. Системное ПО подразделяется на базовое и сервисное. Системные программы предназначены для управления работой вычислительной системы, выполняют различные вспомогательные функции (копирования, выдачи справок, тестирования, форматирования и т. д).

Базовое ПО включает в себя:

операционные системы;

оболочки;

сетевые операционные системы.

Сервисное ПО включает в себя программы (утилиты):

диагностики;

антивирусные;

обслуживания носителей;

архивирования;

обслуживания сети.

Прикладное ПО

Это комплекс программ для решения задач определённого класса конкретной предметной области. Прикладное ПО работает только при наличии системного ПО.

4. Определение «Операционная система». Функции ОС (основные и дополнительные).

Операционная система – это комплект программ, правил и специальных данных, которые совместно управляют ресурсами ЭВМ и процессами, использующими эти ресурсы в своей работе.

Важнейшими функциями ОС являются:

1. Управление элементами, блоками и устройствами ПЭВМ. Выполняется с помощью набора специальных управляющих программ – драйверов устройств. Центральная часть операционной системы, так называемое ядро ОС, обязательно содержит драйверы всех основных устройств ЭВМ. Дополнительные устройства устанавливаются в вычислительную систему вместе со своим драйвером, обычно поставляемым вместе с аппаратными средствами.

2. Обеспечение хранения и доступа к информации (файловая система). Сюда входят правила организации и размещения наборов данных во внешней памяти и правила обращения к внешним устройствам, через которые производится передача данных. В основе лежит так называемая Базовая Система Ввода/Вывода (BIOS).

3. Выделение ресурсов ПЭВМ (памяти, процессорного времени, внешних устройств) для выполняемых процессов (управление ресурсами). Это наиболее сложная функция операционных систем. В зависимости от того, как распределяются ресурсы ЭВМ, определяется тип ОС и ее возможности.

4. Организация взаимодействия между выполняемыми процессами (система прерываний). Данная система позволяет с одной стороны достаточно универсально обеспечивать все виды передач управления, с другой – управлять работой компьютера в диалоговом режиме, независимо от выполняемых в текущий момент программ.

5. Выполнение команд пользователя по управлению ЭВМ. Для этих целей в составе операционной системы имеется " командный процессор" – резидентно загруженная программа, интерпретирующая указания человека, вводимые в ЭВМ в различной форме. Чаще всего эти указания являются набранной командой в виде текста, или выбором команды из предлагаемого меню (графического или текстового вида).

5. Эволюция ОС и основные идеи (идеи, определяющие функциональность ОС: пакетный режим; разделение во времени и многозадачность; разделение полномочий; реальный масштаб времени).

Первые вычислители – арифмометры (Блез Паскаль 1641г – только сложение, Гельвеций Лейбниц – 1673 г – 4 действия). Этап механизации счета.

Идея программируемого вычислителя – Чарльз Бэббидж (1792-1871) – Этап автоматизации счета.

Представление программы и обрабатываемых данных как два потока информации, хранящейся в одном устройстве – ОП, предложена в начале 40-х годов 20 столетия – Джоном фон Нейманом (1903-1957). Этап разработки архитектуры современной ЭВМ.

Первая ЭВМ (ENIAC) – разработка 1943-1945 годов – в Электрической школе Мура Пенсильванского университета. Первое поколение ЭВМ, построенное на электронных лампах, не имело внешних устройств и операционных систем.

Впервые ОС разрабатываются для ЭВМ второго поколения, в связи с появлением у этих машин внешних устройств. Это были, по сути, библиотеки подпрограмм по управлению всеми устройствами ЭВМ, в первую очередь устройствами ввода и вывода. В целях снижения простоев наиболее дорогого устройства – процессора, задания складывались в виде пакета последовательно вводимых отдельных задач, набитых на перфокарты. Последовательный ввод, запуск на выполнение и завершение каждого задания выполняла специальная управляющая программа, получившая название «монитора».

Использование микросхем вместо полупроводниковых элементов в ЭВМ позволило начать выпускать новое поколение машин с большими возможностями. В ОС ЭВМ 3-го поколения, разрабатываемых в период 1965-1980 гг., постепенно были реализованы все основные моменты, присущие современным операционным системам.

От ОС пакетного режима работы с одной очередью заданий происходит переход к системе многозадачной с фиксированным числом задач (версия MFT), а затем и к многозадачной с переменным числом задач (версия MVT). Достигается максимальная загрузка оборудования. Однако, невытесняющая многозадачность этих версий, ОС не позволяла работать пользователям в интерактивном режиме.

Классификация ОС (1-й вариант).

Общая классификация операционных систем может быть выполнена на основе количества процессов, пользователей и ЭВМ, обслуживаемых операционной системой одновременно.

Можно привести такую классификационную схему:

Очевидно, что наиболее простыми являются однозадачные ОС, т.е. такие, которые позволяют держать в памяти и выполнять одновременно только одну задачу. Примером такой операционной системы является DOS. Многозадачные позволяют параллельно выполнять несколько задач, распределяя между ними ресурсы ЭВМ. Если между задачами делится только оперативная память, но не процессорное время, то многозадачность называется условной, так как реально работает только одна активная задача, остальные ждут или ее завершения, или внешней команды на переключение (активизацию) другой задачи. Типичный представитель такой ОС – Windows 3.х.

Истинная многозадачность подразумевает распределение процессорного времени между задачами во время их выполнения на основе вытесняющего или не вытесняющего переключения. В последнем случае переключение на другую задачу происходит как бы по инициативе выполняемой задачи – в моменты освобождения процессора в связи с началом использования какого-то внешнего ресурса. Примерами таких ОС являются Windows 9x и NetWare.

Классификация ОС (2-й и 3-й варианты).

Вытесняющая многозадачность – это когда решение о переключении на другую задачу принимает сама ОС (например, на основе квантования процессорного времени между выполняемыми процессами). В качестве таких ОС можно назвать Windows NT, UNIX, OS/2.

Если однопользовательские ОС могут быть как многозадачными, так и однозадачными, то многопользовательские – только многозадачными. На эти операционные системы ложится функция обеспечения разграничения доступа к данным по приоритетам и паролям пользователей. Часто этим ОС приходится вести учет потребленных ресурсов каждым пользователем (например, в случаях использования ЭВМ на коммерческой основе).

Иногда многопользовательские ОС применяются для обслуживания программ, управляющих некоторыми технологическими процессами или внешними устройствами. В этом случае время реакции на сигналы от этих устройств может быть критическим параметром. ОС должна обеспечить управление внешним процессом в " реальном" времени, т.е. обработка поступающей информации и управляющее воздействие должны выполняться быстрее, чем реально протекающий физический процесс. Такие ОС носят название систем реального времени.

Многомашинные операционные системы наряду с вышеперечисленными функциями должны обеспечивать еще и сетевые функции, т.е. связь, обмен данными и процессами (запуском удаленных приложений) между ЭВМ, как в составе локальной сети, так и на удаленных машинах, причем иногда с другой платформой. К таким ОС можно отнести Windows 2000 Advanced Server, Solaris 8, NetWare 5 и некоторые другие.

Наряду с приведенной выше классификацией, можно рассматривать типы ОС по интерфейсу пользователя. В настоящее время используется графический интерфейс для общения человека и операционной системы. В более ранних версиях диалог человека и ЭВМ осуществлялся через текстовый интерфейс – так называемую командную строку. В перспективе можно ожидать перехода на интерфейс, основанный на голосовое общение с машиной.

8. Понятие «Программное обеспечение». Состав ПО. Системное ПО (базовое ПО). Примеры.

9. Понятие «Программное обеспечение». Системное ПО (сервисное ПО). Примеры.

Понятие о программном обеспечении.

Программное обеспечение (ПО) — это совокупность программ, позволяющая организовать решение задач на ЭВМ.

Делится на:

-Системное ПО — организует процесс обработки информации. Основная часть — операционная система (ОС). Также относятся программы для диагностики и контроля работы компьютера, архиваторы, антивирусы, программы для обслуживания дисков, программные оболочки, драйверы внешних устройств, сетевое ПО и телекоммуникационные программы.

-Прикладное ПО — решение определенного класса задач пользователей. Существуют пакеты прикладных программ (например, MS Works) и библиотеки стандартных программ (например, MathCad для вычисления функций, построения графиков и решения уравнений).

-Системы программирования (инструментальные системы) — позволяют разрабатывать новые программы на языках программирования. Примеры: Turbo Pascal, QBasic, Borland C++, Visual Basic

10. Типы операционных систем: ОС пакетной обработки и ОС разделения во времени. Их характеристики (таблица).

Как только наступила одна из этих ситуаций, управление передается другому процессу. Количество передач управления от одного процесса к другому минимизировано. Так как при передаче управления с одного процесса на другой ОС должна выполнить набор некоторых действий, а это потеря времени, то здесь эти потери минимизированы. Такой режим работы ОС называется пакетным режимом. ОС, которая работает в таком режиме, называется пакетной ОС.

При наступлении одного из упомянутых событий планировщик ОС выбирает из процессов, готовых к выполнению, некоторый процесс и передает ему ресурсы ЦП. А выбирает он этот процесс в зависимости от того алгоритма планирования, который был использован в данной конкретной ОС. Например, процесс может выбираться случайно. Второй способ заключается в том, что происходит как бы последовательный обход процессов, то есть мы взяли в работу сначала один из процессов, затем он освободился, и время ЦП будет предоставлено следующему по порядку процессу из готовых к выполнению. Третьим критерием, по которому отбирается очередная задача, может быть время, которое данный процесс не обслуживался ЦП. В этом случае система может выбирать процесс, у которого такое время самое большое. Эти алгоритмы должны быть реализованы в ОС, а значит, они должны быть простыми, иначе система будет работать неэффективно, сама на себя (хотя такие системы есть: в частности, этим страдает семейство Windows). Такой тип ОС называется ОС разделения времени. Она работает в режиме, при котором минимизируется время реакции системы на запрос пользователя.

11. Типы операционных систем: ОС реального времени и диалоговые ОС. Их характеристики (таблица).

Предположим, у нас система разделения времени. Одним из качеств системы разделения времени является неэффективность за счет того, что в системе предусмотрено большое количество переключений с процесса на процесс, а эта функция достаточно трудоемка. Для решения такого рода задач нужны свои средства планирования. В этом случае используются, так называемые, ОС реального времени, основным критерием которых является время гарантированной реакции системы на возникновение того или иного события из набора заранее предопределенных событий. То есть в системе есть набор событий, на которые система в любой ситуации прореагирует и обработает их за некоторое наперед заданное время. Для ОС этого класса используются достаточно простые алгоритмы.