Лекции по "Информатике"

- файловая система (отвечает  за размещение информации на  устройствах хранения); - система управления памятью (размещает программы в памяти); - система управления программами (осуществляет запуск и выполнение программ); - система связи с драйверами устройств (отвечает за взаимодействие с внешними устройствами); - система обработки ошибок; - служба времени (предоставляет всем программам информацию о системном времени).

Модуль расширения BIOS придает гибкость операционной системе, позволяя добавлять  драйверы, обслуживающие дополнительные устройства. Драйверы требуются в тех случаях, когда обмен информацией с устройствами должен происходить иначе, чем определено в BIOS. Драйверы устройств – это программы, управляющие работой внешних (периферийных) устройств на физическом уровне. Они дополняют систему ввода-вывода ОС и обеспечивают обслуживание новых устройств или нестандартное использование имеющихся. Они передают или принимают данные от аппаратуры и делают пользовательские программы независимыми от ее особенностей. Драйверы загружаются в память компьютера при загрузке операционной системы; необходимость и порядок их загрузки указываются в специальных файлах конфигурации. Такая схема облегчает подключение к машине новых устройств и позволяет делать это, не затрагивая системные файлы ОС.

36) Типы ОС: 1)Однозначные-в каждый момент выполняется только одна задача, она получает все ресурсы компьютера(MS DOS).2)Многозначные-может одновременно выполняться несколько задач, ОС распределяет кванты времени процессора между задачами(Windows 95|98|Me, Unix-надежная сетевая ОС(интернет),Linux-бесплатная Unix-подобная ОС,QNX-ОС реального времени, Windows NT|2000|XP|2003|Vista|Windows 7|8). 3)Однопользовательские-в каждый момент с комп работает один пользователь. 4)Многопользовательские-с мощным компьютером одновременно работают несколько пользователей.

37)Программы-оболочки – весьма популярный класс системных программ. Они обеспечивают более удобный и наглядный способ общения с ПК, чем с помощью командной строки DOS. Это как бы промежуточное звено между DOS и пользователем. В основном весь набор действий, осуществляемый программой-оболочкой, можно реализовать и средствами самой ОС. Тем не менее, многие пользователи предпочитают использовать оболочки. Основная причина состоит в следующем. Взаимодействие пользователя с ОС DOS осуществляется по принципу диалога: пользователь набирает команду, нажимает клавишу [Enter], и ОС выполняет эту команду. Такой способ не нагляден и недостаточно удобен. Например, если надо скопировать какой-либо файл, нужно правильно набрать имя команды, имя файла, имя каталога. Нужно все это помнить и не ошибиться при наборе. Гораздо проще «ткнуть» мышью (или курсором) в определенное место экрана, чтобы указать нужный файл, каталог и требуемое действие. Оболочка позволяет работать с ПК как раз на таком наглядном уровне. Программы-оболочки обеспечивают:

• создание, копирование, пересылку, переименование, удаление, поиск файлов, а также изменение их атрибутов; • отображение дерева каталогов  и характеристик входящих в них  файлов в форме, удобной для восприятия человека; • создание, обновление и  распаковку архивов (групп сжатых файлов); • просмотр текстовых файлов; •  редактирование текстовых файлов; •  выполнение из её среды практически  всех команд DOS; • запуск программ; • выдачу информации о ресурсах компьютера; • создание и удаление каталогов; • поддержку межкомпьютерной связи; • поддержку электронной почты через модем.

Примеры программ-оболочек: Norton Commander, Volkov Commander, FAR, Windows Commander и др. В верхней части экрана размещаются две синих панели, каждая из которых содержит оглавление одного из каталогов файловой системы. Ниже располагается командная строка с обычным приглашением MS DOS и мерцающим курсором, в которой можно набирать обычные команды DOS. В последней строке экрана находится список функциональных клавиш [F1]-[F10] с кратким обозначением их функций.

38) Дра́йвер (англ. Driver)— компьютерная программа, с помощью которой другие программы (обычно операционная система) получают доступ к аппаратному обеспечению некоторого устройства. Обычно с операционными системами поставляются драйверы для ключевых компонентов аппаратного обеспечения, без которых система не сможет работать. Однако для некоторых устройств (таких, как видеокарта или принтер) могут потребоваться специальные драйверы, обычно предоставляемые производителем устройства. В общем случае драйвер не обязан взаимодействовать с аппаратными устройствами, он может их только имитировать (например, драйвер принтера, который записывает вывод из программ в файл), предоставлять программные сервисы, не связанные с управлением устройствами (например, /dev/zero в Unix, который только выдаёт нулевые байты), либо не делать ничего (например, /dev/null в Unix и NUL в DOS/Windows). Операционная система управляет некоторым «виртуальным устройством», которое понимает стандартный набор команд. Драйвер переводит эти команды в команды, которые понимает непосредственно устройство. Эта идеология называется «абстрагирование от аппаратного обеспечения». Впервые в отечественной вычислительной технике подобный подход появился в серии ЕС ЭВМ, а такого рода управляющие программы назывались канальными программами. Драйвер состоит из нескольких функций, которые обрабатывают определенные события операционной системы. Обычно это 7 основных событий: Загрузка драйвера. Тут драйвер регистрируется в системе, производит первичную инициализацию и т. п. Выгрузка. Драйвер освобождает захваченные ресурсы — память, файлы, устройства и т. п.

Открытие драйвера. Начало основной работы. Обычно драйвер открывается  программой как файл, функциями CreateFile() в Win32 или fopen() в UNIX-подобных системах. Чтение. Запись: программа читает или записывает данные из/в устройство, обслуживаемое драйвером. Закрытие: операция, обратная открытию, освобождает занятые при открытии ресурсы и уничтожает дескриптор файла.Управление вводом-выводом (англ. IO Control, IOCTL). Зачастую драйвер поддерживает интерфейс ввода-вывода, специфичный для данного устройства.

39) Под сервисным программным обеспечением подразумеваются программы, обеспечивающие пользователям, обладающим правами администрирования некоторую среду для работы с параметрами конфигурации системы (устройства) защиты информации от несанкционированного доступа, а так же вспомогательные программы( драйверы операционных систем) для обеспечения интерфейса между прикладными программами и аппаратными средствами под управлением определенной операционной системы. В эту же категорию необходимо включать программы операционной системы, отслеживающие запуск прикладных программ и выполняющие при этих действиях запрос к устройству защиты для разрешения либо запрещения той или иной операции. Только в случае поддержки специальным прикладным и системным программным обеспечением можно гарантировать достаточно высокий уровень безопасности вычислительной системы. К системному программному обеспечению кроме ОС следует отнести и множество программ обслуживающего, сервисного характера. Например, это программы обслуживания дисков (копирование, форматирование, "лечение" и пр.), сжатия файлов на дисках (архиваторы), борьбы с компьютерными вирусами и многое другое.

1.  Текстовые редакторы, предназначенные  для набора и исправления текстов  программ на языках программирования (обычно это исходные модули). 2.  Трансляторы (компиляторы)  для перевода с одного языка на другой. 3.  Редакторы внешних связей, собирающие загрузочный модуль из объектных модулей в схеме счёта со статической загрузкой и статическим связыванием.

4.  Статические и динамические  загрузчики, запускающие задачи  на счёт. 5.  Отладчики,  помогающие  пользователям в диалоговом режиме  искать и исправлять ошибки в своих программах. 6.  Оптимизаторы, позволяющие автоматически улучшать программу, написанную на определённом языке. Бывают оптимизаторы программ как на исходном языке программирования (например, на Фортране), так и на машинном языке (оптимизация загрузочных модулей). 7.  Профилировщики,  которые определяют,  какой процент времени выполняется та или иная часть программы.  Это позволяет выявить наиболее интенсивно используемые фрагменты программы и оптимизировать их или на исходном языке, или, например, переписав эти фрагменты в виде процедур на Ассемблере. 8.  Библиотекари,  которые позволяют создавать и изменять файлы-библиотеки процедур

(например,  библиотеки динамически  загружаемых процедур DLL), файлы-библиотеки макроопределений, с которыми мы вскоре познакомимся, и т.д. 9.  Интерпретаторы, которые могут выполнять программы без перевода их на другие языки (точнее, с построчным переводом на машинный язык и последующим выполнением каждого такого переведённого фрагмента программы).

40) Все программы, которые выполняются на компьютере, можно разделить на две части – прикладные и системные. Вообще говоря, компьютеры существуют в основном для того,  чтобы выполнять прикладные программы. Системное программирование. Все системные программы можно разделить на два класса. В один класс входят программы,  предназначенные для управления оборудованием ЭВМ, а также программы, управляющие на компьютере выполнением других программ. Кроме того,  обычно сюда же включают и служебные программы для управления обрабатываемыми данными (так называемую файловую систему). Программы этого класса входят в большой комплекс системных программ, который называется операционный системой ЭВМ, которая должна изучаться в отдельном курсе. В другой класс входят системные программы,  предназначенные для автоматизации процесса разработки, модификации и эксплуатации программ. Программы этого класса входят в состав системы программирования. Не надо, однако, думать, что система программирования состоит только из таких системных программ, которые помогают писать новые программы. Система программирования является комплексом, в состав которого входят языковые, программные и информационные компоненты.

41) Рассмотрим некоторые из наиболее популярных классификаций:

•  по принципу действия. Критерием деления вычислительных машин здесь является форма представления информации, с которой они работают: 1. аналоговые (АВМ) - вычислительные машины непрерывного действия, работают с информацией, представленной в непрерывной (аналоговой) форме, т.е. в виде непрерывного ряда значений какой-либо физической величины (чаще всего электрического напряжения). Аналоговые вычислительные машины весьма просты и удобны в эксплуатации; программирование задач для решения на них, как правило, нетрудоемкое; скорость решения задач изменяется по желанию оператора и может быть сделана сколь угодно большой (больше ,чем у ЦВМ), но точность решения задач очень низкая (относительная погрешность 2-5%).На АВМ наиболее эффективно решать математические задачи, содержащие дифференциальные уравнения, не требующие сложной логики. 2. цифровые (ЦВМ) - вычислительные машины дискретного действия, работают с информацией, представленной в дискретной, а точнее, в цифровой форме. 3. гибридные (ГВМ) - вычислительные машины комбинированного действия, работают с информацией, представленной и в цифровой, и в аналоговой форме; они совмещают в себе достоинства АВМ и ЦВМ. ГВМ целесообразно использовать для решения задач управления сложными быстродействующими техническими комплексами. Наиболее широкое применение получили ЦВМ с электрическим представлением дискретной информации - электронные цифровые вычислительные машины, обычно называемые просто электронными вычислительными машинами (ЭВМ), без упоминания об их цифровом характере.

•  по назначению

1. универсальные (общего назначения) - предназначены для решения самых  различных технических задач:  экономических, математических, информационных  и других задач, отличающихся  сложностью алгоритмов и большим  объемом обрабатываемых данных. Они широко используются в вычислительных центрах коллективного пользования и в других мощных вычислительных комплексах. 2. проблемно-ориентированные - служат для решения более узкого круга задач, связанных, как правило, с управлением технологическими объектами; регистрацией, накоплением и обработкой относительно небольших объемов данных; выполнением расчетов по относительно несложным алгоритмам; они обладают ограниченными по сравнению с универсальными ЭВМ аппаратными и программными ресурсами. К проблемно-ориентированным ЭВМ можно отнести, в частности, всевозможные управляющие вычислительные комплексы. 3. специализированные - используются для решения узкого крута задач или реализации строго определенной группы функций. Такая узкая ориентация ЭВМ позволяет четко специализировать их структуру, существенно снизить их сложность и стоимость при сохранении высокой производительности и надежности их работы. К специализированным ЭВМ можно отнести, например, программируемые микропроцессоры специального назначения; адаптеры и контроллеры, выполняющие логические функции управления отдельными несложными техническими устройствами, агрегатами и процессами; устройства согласования и сопряжения работы узлов вычислительных систем.

• по размерам и функциональным возможностям

1. сверхбольшие (суперЭВМ) 2. Большие 3. Малые 4. Мини 5. сверхмалые (микроЭВМ)

42) Микропроцессор (МП) - это программно-управляемое электронное цифровое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации и управления процессом этой обработки, выполненное на одной или нескольких интегральных схемах с высокой степенью интеграции электронных элементов. В 1970 году Маршиан Эдвард Хофф из фирмы Intel сконструировал интегральную схему, аналогичную по своим функциям центральному процессору большой ЭВМ - первый микропроцессор Intel-4004, который уже в 1971 году был выпущен в продажу. 15 ноября 1971 г. можно считать началом новой эры в электронике. В этот день компания приступила к поставкам первого в мире микропроцессора Intel 4004. Это был настоящий прорыв, ибо МП Intel-4004 размером менее 3 см был производительнее гигантской машины ENIAC. Правда работал он гораздо медленнее и мог обрабатывать одновременно только 4 бита информации (процессоры больших ЭВМ обрабатывали 16 или 32 бита одновременно), но и стоил первый МП в десятки тысяч раз дешевле. 1 апреля 1972 г. фирма Intel начала поставки первого в отрасли 8-разрядного прибора i8008. Кристалл изготавливался по р-канальной МОП-технологии с проектными нормами 10 мкм и содержал 3500 транзисторов. Процессор работал на частоте 500 кГц при длительности машинного цикла 20 мкс (10 периодов задающего генератора). В отличие от своих предшественников МП имел архитектуру ЭВМ принстонского типа, а в качестве памяти допускал применение комбинации ПЗУ и ОЗУ. 1 апреля 1974 МП Intel 8080 был представлен вниманию всех заинтересованных лиц. Благодаря использованию технологии п-МОП с проектными нормами 6 мкм, на кристалле удалось разместить 6 тыс. транзисторов. Тактовая частота процессора была доведена до 2 Мгц, а длительность цикла команд составила уже 2 мкс. Объем памяти, адресуемой процессором, был увеличен до 64 Кбайт. Современные микропроцессоры построены на 32-х битной архитектуре x86 или IA-32 (Intel Architecture 32 bit), но совсем скоро произойдет переход на более совершенную, производительную 64-х битную архитектуру IA-64 (Intel Architecture 64 bit). Фактически переход уже начался, этому свидетельствует массовый выпуск и выход в продажу в 2003 году нового микропроцессора Athlon 64 корпорации AMD (Advanced Micro Devices), этот микропроцессор примечателен тем, что может работать как с 32-х битными приложениями, так и с 64-х битными. Производительность 64-х битных микропроцессоров намного выше.