Системный уровень является переходным. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие других программ компьютера с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением. От программ этого уровня зависят эксплуатационные показатели всей вычислительной системы. При подсоединении к компьютеру нового оборудования на системном уровне должна быть установлена программа, обеспечивающая для остальных программ взаимосвязь с устройством. Конкретные программы, предназначенные для взаимодействия с конкретными устройствами, называют драйверами.
Другой класс программ системного уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Благодаря им можно вводить данные в вычислительную систему, руководить ее работой и получать результат в удобной форме. Они являются средствами обеспечения пользовательского интерфейса, от них зависит удобство и производительность работы с компьютером.
Совокупность программного обеспечения системного уровня образует ядро операционной системы компьютера.
Как собрать ядро линукс. Исправление всех проблем с драйверами за один раз
Операционная система – это комплекс программ, обеспечивающих:
· управление ресурсами, т.е. согласованную работу всех аппаратных средств компьютера;
· управление процессами, т.е. выполнение программ, их взаимодействие с устройствами компьютера, с данными;
· пользовательский интерфейс, т.е. диалог пользователя с компьютером, выполнение определенных простых команд-операций по обработке информации.
Операционная система имеет машинно-зависимое ядро (kernel) – небольшой набор программ, с помощью которых осуществляется более эффективное управление ЭВМ конкретного типа. Наличие ядра операционной системы – это первое условие для возможности практической работы пользователя с вычислительной системой.
Ядро операционной системы выполняет следующие функции:
· управления памятью, процессами ввода-вывода, файловой системой;
· организации взаимодействия и диспетчеризации процессов;
· учета использования ресурсов;
· обработки команд и т.д.
Остальные программы операционной системы стараются делать максимально независимыми от конкретной ЭВМ. Свойство программы, позволяющее переносить её без переделок с одной ЭВМ на другую, называется переносимостью (portability). Если программа является машинно-зависимой, то её переносимость определяется степенью совместимости ЭВМ. Переносимость программ имеет прямое влияние на коммерческие возможности программных продуктов.
ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОГРАММНЫЙ ИНТЕРФЕЙСЫ
Для упрощения доступа к ресурсам ЭВМ операционные системы поддерживают пользовательский и программный интерфейсы (рис. 1.2).
Пользовательский интерфейс (user interface) – это набор команд и сервисных услуг, которые упрощают пользователю работу с ЭВМ.
Программный интерфейс (program interface) – это набор процедур, которые упрощают для программиста управление ЭВМ.
1.3.3. ПРОЦЕССОРНОЕ ВРЕМЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПАМЯТИ
Для организации многозадачного режима операционная система должна некоторым образом распределять время работы процессора между одновременно работающими программами. Обычно используется так называемый вытесняющий режим многозадачной работы. При вытесняющем режиме каждая программа непрерывно работает в течение строго определённого промежутка времени – кванта времени, по истечении которого процессор переключается на другую программу. Так как квант времени очень небольшой, то при достаточной производительности процессора создаётся иллюзия одновременной работы всех программ.
Урок 25. Базовая архитектура операционной системы
Одной из главных задач операционной системы является управление памятью. Когда основной памяти не хватает, все данные, которые не используются в данный момент, записываются в особый файл подкачки. Память, представленная файлом подкачки, называется внешней страничной памятью (external page storage).
Совокупность основной и внешней страничной памяти называется виртуальной памятью (virtual memory). Однако для программиста виртуальная память выглядит как единое целое, то есть рассматривается как неупорядоченный набор байтов. В этом случае говорят, что используется линейная адресация памяти.
1.3.4. СТРУКТУРА ОПЕРАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ
Современные операционные системы, как правило, имеют многоуровневое строение (рис. 1.3).
Непосредственно с аппаратурой работает ядро операционной системы. Ядро (kernel) – это программа или совокупность связанных программ, которые используют аппаратные особенности ЭВМ. Таким образом, ядро является машинно-зависимой частью операционной системы.
Ядро определяет программный интерфейс. На втором уровне находятся стандартные программы операционной системы и оболочка, которые работают с ядром и предоставляют пользовательский интерфейс. Программы второго уровня стараются делать машинно-независимыми. В идеале замена ядра равнозначна замене версии операционной системы.
Источник: libraryno.ru
Уровни программного обеспечения (базовый уровень, системны уровень, служебный уровень, прикладной уровень).
2) системный уровень. Обеспечивает взаимодействие программ компьютерной системы с программами базового уровня и аппаратным обеспечением. Программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами – драйверы, входят в состав системного ПО. Взаимодействие с пользователем с помощью программных средств программного интерфейса.
Совокупность ПО системного уровня образует ядро операционной системы. Наличие ядра операционной системы – условие работы пользователя с компьютерной системой.
3) служебный уровень – ПО взаимодействует с программами базового и системного уровней. Обеспечение проверки, наладки, настройки компьютерной системы. Для расширения ОС называются утилиты.
4) прикладной уровень – комплекс программ для работы в конктерной области.
1) Текстовый редактор(ввод, редактирование)
2) Текстовый процессор(+форматирование)
3) Графические редакторы
5) Электронные таблицы
6) Системы автоматического программирования
7) Экспертные системы
Основные команды работы с файловой системой.
Оболочка FAR.
Структуры данных. Простая переменная. Массив.
Данные, с которыми работает алгоритм можно объединить в структуры, для которых предусмотрены способы доступа как к единому целому и к отдельным составляющим.
Простая переменная – простейшая структура данных, имеет имя м адрес в памяти. может изменять свое значение.
Объем памяти, занимаемый переменной определяется ее типом.
Массив – компьютерный аналог математической переменной с индексом. Может содержать указанное число элементов. Имеет имя и адрес начала структуры. Доступ к отдельному элементу производится по индексу.
Массив – однородная структура данных (все элементы одного типа)
Массив можно рассматривать как модель памяти компьютера. число индексов определяет размерность массива. Иногда двумерный массив можно рассматривать как одномерный массив из одномерных массивов. В другом случае как матрицу.
Многомерный массив может отображаться на память по разному. Как правило двумерный массив отображается по строкам, иногда по столбцам
Стек и очередь. Отображение на одномерный массив
Стек – одномерная цепочка данных, организованная по принципу «последний пришел – первый ушел». Определяющим является доступ к элементу. Особенность: характер доступа к элементам. Доступен для обработки только последний элемент. Пока он не удален, к другим доступа нет.
Может отображаться на одномерный массив. Доступ к нему должен строиться черед специальную переменную(вершина стека)
. существовали конструкции компьютера со стековой структурой на базовом уровне
Очередь – структура данных организованная по принципу «первый пришел – первый ушел». Имеет 2 точки доступа: «голова» — первый элемент, «хвост» — последний. «голова» доступна для обработки, «хвост» — место, где добавляются элементы.
Отображение на одномерный массив. Очередь при отображении требует введения 2х переменных.
. доступ к элементам стека и очереди последовательный. Характер записи неразрушающий. У массива доступ прямой, характер записи разрушающий.
Работа процессора.
Процессор состоит из устройств управления это устройства обработки команд и устройства обработки даны(арифметика логического устройства)
Устройства управления содержат счетчик команд.
Программа записывается в ОП.
Выполнение команды состоит из следующих этапов:
1) Выборка команды из ОП в устройства управления
2) Выборка данных, необходимых для ее выполнения в устройство обработки данных
3) Выполнение операции в арифметике логического устройства(устройства обработки данных)
4) Запись результата
Выборка команд из основной памяти производится с помощью счетчика команд, который фиксирует адрес ячейки, где записана команда.
Выбранная команда передается в устройства управления. Устройство управления определяет адрес ячеек памяти, где расположены данные для выполнения команды. По сигналам устройства управления эти данные выбираются из О и поступают в арифметику логического устройства.
Устройство управления определяет код операции и выдает сигнал в устройство обработки данных. Результат операции либо остается в процессоре, который имеет собственную память, либо передается в ОП, если в команде был указан адрес.
Переход к следующей команде происходит на основании данных счетчика команд.
. для изменения естественного порядка выполнения команд предусмотрены команды перехода(условного и безусловного)
Выборка команд из основной памяти прекращается после выполнения специальной команды прекращения выполнения программ
Источник: poisk-ru.ru
Операционные системы. Классификация программного обеспечения
Можно выделить следующие уровни ПО (в порядке убывания):
1) прикладной уровень;
2) служебный уровень;
3) системный уровень;
4) базовый уровень.
Базовый уровень отвечает за взаимодействие с аппаратными средствами и хранится в базовой системе ввода-вывода (BIOS). Программы и данные записываются в ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены во время эксплуатации. ПО базового уровня выполняет следующие функции:
— тестирование оборудования после каждого включения ЭВМ, которое состоит из инициализации системных ресурсов и регистров микросхем, тестирования ОЗУ, инициализации контроллеров, определения и подключения ВЗУ;
— передача управления загрузчику операционной системы;
— управление электропитанием при выключении ЭВМ.
Системный уровень обеспечивает взаимодействие других программ компьютера с базовым уровнем и непосредственно с аппаратным обеспечением. Совокупность ПО системного уровня образует ядро операционной системы (ОС) ЭВМ. Ядро ОС выполняет следующие функции:
— управление и распределение памяти ОЗУ и ВЗУ;
— управление процессами ввода-вывода;
— поддержка файловой системы – упорядоченной совокупности объектов различного типа (файлов), хранящихся в ВЗУ;
— управление устройствами через специальные программы – драйверы;
— организация взаимодействия и диспетчеризации процессов – выполняемых в данный момент программ и задач;
— предоставление интерфейса пользователю для управления перечисленными функциями – системы окон, меню, панелей инструментов для вызова соответствующих функций.
Драйвер устройств – это программа, которая обеспечивает взаимодействие (преобразование сигналов, данных) с компонентами ЭВМ. Почти все компоненты взаимодействуют с ОС через драйверы.
Служебный уровень автоматизирует работы по проверке и настройке компьютерной системы. Задачи, решаемые на служебном уровне, аналогичны задачам системного уровня, однако ПО служебного уровня решает их эффективней. Таким образом, служебный уровень дополняет системный уровень.
Типы служебных программ.
1. Диспетчеры файлов (файловые менеджеры). Предоставляют удобные средства для выполнения большинства операций по обслуживанию файловой системы: копированию, перемещению, переименованию файлов, созданию каталогов (папок), уничтожению объектов, поиску файлов и навигации в файловой системе.
2. Средства сжатия данных (архиваторы). Создают, обновляют и обслуживают архивных файлов, предназначенных для компактного хранения и передачи других файлов.
3. Средства диагностики. Предназначены для автоматизации процессов проверки правильности работы программного и аппаратного обеспечения и оптимизации работы компьютерной системы.
4. Средства просмотра и воспроизведения. Служат для просмотра текстовых файлов, графических изображений, воспроизведения звуковых или видеофайлов.
5. Средства обеспечения компьютерной безопасности. Служат для предотвращения несанкционированного доступа к файлам для их чтения, изменения или повреждения.
Прикладной уровень представляет собой комплекс прикладных программ, с помощью которых выполняются конкретные задачи (производственные, творческие, развлекательные и учебные).
Классификация прикладного ПО.
1. Офисные пакеты. Представляют собой комплексное решение задач, возникающих при документообороте в учреждениях и домашних условиях. Включают текстовый редактор для создания и обработки текстов; табличный процессор для подсчета и анализа числовых данных; систему управления базами данных (СУБД) для хранения и обработки данных; редактор презентаций для подготовки материалов для проведения лекций и презентаций.
2. Графические редакторы предназначены для создания и обработки графических изображений и делятся на три типа: редакторы растровой графики, редакторы векторной графики и редакторы трехмерной графики. Растровая графика состоит из массива точек разных цветов. Векторная графика представляет изображение в виде набора геометрических примитивов: точек, линий, прямоугольников, окружностей и др. Трехмерная графика строится на основе векторной графики, но к ней добавляются новые элементы, имитирующее третье измерение.
3. Системы автоматизированного проектирования (cad-системы) предназначены для автоматизации проектно-конструкторских работ в машиностроении, приборостроении, архитектуре. Позволяют проводить математические расчеты надежности конструкций.
4. Программы для работы в локальных и глобальных сетях: браузеры, клиенты электронной почты, программы для загрузки файлов.
5. Системы автоматизированного перевода. Различают электронные словари и программы перевода текстов на естественных языках.
6. Бухгалтерские системы. Предназначены для автоматизации подготовки начальных бухгалтерских документов предприятия, финансовых отчетов и их учета.
7. Игровые, обучающие и справочные программы.
8. Инструментальные языки и системы программирования. Предназначены для разработки новых программ. Предоставляют программисту удобные средства для создания и отладки программных средств.
Операционная система (ОС) представляет собой комплекс системных и служебных программных средств. С одной стороны, она опирается на базовое ПО, входящее в его систему BIOS, с другой стороны, она сама является основой для ПО более высоких уровней – прикладных и большинства служебных приложений. Приложениями ОС принято называть программы, предназначенные для работы под управлением данной системы.
Основная функция всех ОС – посредническая. Она заключается в обеспечении нескольких видов взаимодействия:
— взаимодействие между пользователем с одной стороны и программным и аппаратным обеспечением ЭВМ с другой стороны, называемое интерфейсом пользователя;
— взаимодействие между программным и аппаратным обеспечением, называемое аппаратно-программным интерфейсом;
— взаимодействие между программным обеспечением разного уровня, называемое программным интерфейсом.
ОС появились и развивались в процессе совершенствования аппаратного обеспечения компьютеров, поэтому эти события исторически тесно связаны. Развитие компьютеров привело к появлению огромного количества различных ОС, из которых далеко не все широко известны. Для одной и той же аппаратной платформы существует несколько ОС.
Различия между ними рассматриваются в двух категориях: внутренние и внешние. Внутренние различия характеризуются методами реализации основных функций. Внешние различия определяются наличием и доступностью приложений данной системы, необходимых для удовлетворения технических требований, предъявляемых к конкретному рабочему месту.
ОС можно подразделить по типу аппаратного обеспечения, на котором ОС работают.
Серверные ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы сервера. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или сетью Интернет. У Интернет-провайдеров обычно работают несколько серверов для того, чтобы поддерживать одновременный доступ к сети множества клиентов.
На серверах хранятся страницы веб-сайтов и обрабатываются входящие запросы. Unix и специальная серверная версия ОС Windows являются примерами серверных ОС. Теперь для этой цели стала использоваться и ОС Linux.
Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров. Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Такие системы широко используются и повседневной работе. Основными ОС в этой категории являются Windows XP / Vista / 7, Apple MacOS и Linux.
Другим видом ОС являются системы реального времени. Главным параметром таких систем является время. Например, в системах управления производством компьютеры, работающие в режиме реального времени, собирают данные о промышленном процессе и используют их для управления оборудованием. Такие процессы должны удовлетворять жестким временным требованиям.
Если по конвейеру передвигается автомобиль, то каждое действие должно быть осуществлено в строго определенный момент времени. Если сварочный робот сварит шов слишком рано или слишком поздно, то нанесет непоправимый вред изделию. Системы VxWorks и QNX являются ОС реального времени.
Встроенные ОС используются в смартфонах, карманных компьютерах и бытовой технике. Карманный компьютер – это маленький компьютер, помещающийся в кармане и выполняющий небольшой набор функции, например, телефонной книжки и блокнота. Смартфон – это мобильный телефон, обладающий многими возможностями карманного компьютера. Встроенные микропроцессорные системы, управляющие работой устройств бытовой техники, не считаются компьютерами, но обладают теми же характеристиками, что и системы реального времени, и при этом имеют малые размер и память и ограничения мощности, что выделяет их в отдельный класс. Примерами таких ОС являются Google Andrоid и Apple iOS.
Самые маленькие ОС работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор. На такие ОС накладываются очень жесткие ограничения по мощности процессора и памяти. Некоторые из них могут управлять только одной операцией, например электронным платежом, но другие ОС выполняют более сложные функции.
Основными функциями ОС являются:
1) распределение ресурсов ЭВМ между процессами – выделение процессам ресурсов ЭВМ в зависимости от их приоритета;
2) поддержание файловой системы – организация хранения и поиска программ и данных на внешних носителях;
3) обеспечение интерфейса пользователя – прием и выполнение команд пользователя.
Рассмотрим эти функции ОС подробнее.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru