Программа которая обеспечивает управление работой устройства и согласование информационного обмена

Что такое программное обеспечение

Любой компьютер представляет собой автоматическое устройство, работающее по заложенным в него программам. Компьютерная программа представляет собой последовательность команд, записанных в двоичной форме на машинном языке, понятном процессору компьютера. Компьютерная программа является формой записи алгоритмов решения поставленных задач. Совокупность готовых к исполнению программ, хранящихся в оперативной и внешней памяти компьютера, называется его программным обеспечением.

Виды программного обеспечения

Можно выделить три основных вида программного обеспечения: системное, прикладное и инструментальное.

Системное программное обеспечение обеспечивает согласованное взаимодействие устройств компьютера и создает условия для выполнения остальных программ. Самой важной частью системного программного обеспечения является операционная система – программа, необходимая для работы компьютера. Операционная система выполняет следующие функции:

Программное обеспечение SINEC NMS для мониторинга и управления сетями.

• обеспечение пользовательского интерфейса, то есть программных средств диалога человека и компьютера;
• управление выполнением других программ на компьютере, в том числе организация их доступа к устройствам (процессору, памяти, устройствам ввода-вывода);
• управление хранением информации на компьютере в виде иерархической системы папок, содержащих файлы.

Можно сказать, что операционная система является средой, в которой выполняются остальные программы.

К системному программному обеспечению относятся также драйверы – программы управляющие работой устройств ввода-вывода и некоторых других устройств, позволяющие настраивать параметры их работы. Драйверы обычно поставляются вместе с устройствами. Комплект наиболее распространенных драйверов поставляется вместе с операционной системой.

В состав системного программного обеспечения входят также антивирусы и другие программы, связанные с обслуживанием компьютера. Системные программы часто называют утилитами (от лат. utilis – полезный).

Прикладное программное обеспечение (приложения) – это программы, непосредственно предназначенные для удовлетворения потребностей пользователя. Типичные представители прикладного программного обеспечения:

• текстовые и графические редакторы;
• программы работы с электронными таблицами;
• системы управления базами данных;
• средства просмотра web-страниц;
• обучающие системы, электронные энциклопедии, игры;
• специализированные программные системы, предназначенные для
• автоматизации определенного вида профессиональной деятельности, например, банковские системы, системы управления транспортными перевозками, системы геометрического моделирования в машиностроении.

К инструментальному программному обеспечению относятся средства автоматизации разработки компьютерных программ, то есть инструменты программиста. Инструментальное ПО — это разновидность прикладного ПО (оно является прикладным для разработчика).

Круглый стол «Практический опыт внедрения цифровых технологий в электросетевом комплексе РТ»

При разработке программного обеспечения необходимо представлять алгоритмы в форме, понятной компьютеру. Для этого используются комплексы программ, называемые системами программирования . Они составляют основу инструментального программного обеспечения.

Взаимосвязь программного обеспечения
(уровни программной конфигурации)

Назначение и состав операционной системы компьютера

Для того чтобы мы могли не думать о том, как в компьютере происходит работа процессора с программами, данными и с аппаратными устройствами, существует специальный комплекс программ, называемых операционной системой.

Операционные системы разные, но их назначение и функции одинаковые. Операционная система является базовой и необходимой составляющей ПО компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе.

Операционная система – комплекс программ, обеспечивающих взаимодействие всех аппаратных и программных частей компьютера между собой и взаимодействие пользователя и компьютера.

Операционная система обеспечивает связь между пользователем, программами и аппаратными устройствами.

1. Ядро – переводит команды с языка программ на язык «машинных кодов», понятный компьютеру.
2. Драйверы – программы, управляющие устройствами.
3. Интерфейс – оболочка, с помощью которой пользователь общается с компьютером.

Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.

Процесс работы компьютера в определенном смысле сводится к обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются программные модули, управляющие файловой системой.

В состав операционной системы входит специальная программа — командный процессор, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их. Пользователь может дать, например, команду выполнения какой-либо операции над файлами (копирование, удаление, переименование), команду вывода документа на печать и т. д. Операционная система должна эти команды выполнить.

К магистрали компьютера подключаются различные устройства (дисководы, монитор, клавиатура, мышь, принтер и др.). В состав операционной системы входят драйверы устройств — специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами. Любому устройству соответствует свой драйвер.

Для упрощения работы пользователя в состав современных операционных систем, и в частности в состав Windows, входят программные модули, создающие графический пользовательский интерфейс. В операционных системах с графическим интерфейсом пользователь может вводить команды посредством мыши, тогда как в режиме командной строки необходимо вводить команды с помощью клавиатуры.

Операционная система содержит также сервисные программы, или утилиты. Такие программы позволяют обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т. д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т. д.), работать в компьютерных сетях и т. д.

Для удобства пользователя в операционной системе обычно имеется и справочная система. Она предназначена для оперативного получения необходимой информации о функционировании как операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

Графический интерфейс

C точки зрения пользователя, все современные операционные системы персональных компьютеров очень похожи друг на друга. Они предлагают общее средство диалога человека с компьютером – графический объектный интерфейс пользователя. Интерфейсом пользователя называется программно реализованные средства общения человека и компьютера. В системах с графическим интерфейсом пользователь управляет компьютером, выбирая мышью нужные пункты меню, кнопки, значки и другие элементы интерфейса. Если для управления компьютером используются команды на специальном языке, вводимые с клавиатуры, то такой интерфейс называется командным.

Основными объектами графического интерфейса операционных систем являются рабочий стол, занимающий весь экран монитора, и расположенные на нем значки, окна и панель задач.

Источник: xn--d1ababeji4aplhbqk6k.xn--p1ai

Операционная система: назначение и состав. Общие сведения На IBM-совместимых персональных компьютерах используются операционные системы корпорации Microsoft. — презентация

Презентация на тему: » Операционная система: назначение и состав. Общие сведения На IBM-совместимых персональных компьютерах используются операционные системы корпорации Microsoft.» — Транскрипт:

1 Операционная система: назначение и состав

2 Общие сведения На IBM-совместимых персональных компьютерах используются операционные системы корпорации Microsoft Windows, а также свободно распространяемая операционная система Linux. На персональных компьютерах фирмы Apple используются различные версии операционной системы Mac OS. На рабочих станциях и серверах наибольшее распространение получили операционные системы Windows NT/2000/XP и UNIX.

3 Назначение операционной системы Операционные системы разные, но их назначение и функции одинаковые. Операционная система является базовой и необходимой составляющей программного обеспечения компьютера, без нее компьютер не может работать в принципе. Операционная система обеспечивает совместное функционирование всех устройств компьютера и предоставляет пользователю доступ к его ресурсам.

4 Состав операционной системы Современные операционные системы имеют сложную структуру, каждый элемент которой выполняет определенные функции по управлению компьютером. 1. Управление файловой системой. Процесс работы компьютера сводится к обмену файлами между устройствами. В операционной системе имеются программные модули, управляющие файловой системой.

5 Состав операционной системы 2. Командный процессор. Специальная программа, которая запрашивает у пользователя команды и выполняет их. 3. Драйверы устройств. Специальные программы, которые обеспечивают управление работой устройств и согласование информационного обмена с другими устройствами, а также позволяют производить настройку некоторых параметров устройств. Технология «Plug and Play»(подключай и играй) позволяет автоматизировать подключение к компьютеру новых устройств и обеспечивает их конфигурирование.

6 Состав операционной системы 4. Графический интерфейс. Используется для упрощения работы пользователя. 5. Сервисные программы или утилиты. Программы, позволяющие обслуживать диски (проверять, сжимать, дефрагментировать и т.д.), выполнять операции с файлами (архивировать и т.д.), работать в компьютерных сетях и т.д. 6. Справочная система.

Позволяет оперативно получить информацию как о функционировании операционной системы в целом, так и о работе ее отдельных модулей.

7 Загрузка операционной системы После включения компьютера происходит загрузка операционной системы с системного диска в оперативную память. Загрузка должна выполнятся в соответствии с программой загрузки. Однако для того, чтобы компьютер выполнял какую-нибудь программу, эта программа должна уже находится в оперативной памяти. Разрешение этого противоречия состоит в последовательной, поэтапной загрузке операционной системы.

8 Самотестирование компьютера В состав компьютера входит энергонезависимое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), содержащее программы тестирования компьютера и первого этапа загрузки операционной системы – это BIOS(Basic Input/Output System – базовая система вввода/вывода). После включения питания или нажатия кнопки RESET на системном блоке компьютера или одновременного нажатия комбинации клавиш на клавиатуре процессор начинает выполнение программы самотестирования компьютера POST(Power-ON Self Test). Производится тестирование работоспособности компьютера.

9 Самотестирование компьютера В процессе тестирования сначала могут выдаваться диагностические сообщения в виде различных последовательностей коротких и длинных звуковых сигналов. После успешной инициализации видеокарты краткие диагностические сообщения выводятся на экран монитора.

10 Загрузка операционной системы После проведения самотестирования специальная программа, содержащаяся в BIOS, начинает поиск загрузчика операционной системы. Происходит поочередное обращение к имеющимся в компьютере дискам и поиск в определенном месте наличия специальной программы Master Boot (программы загрузчика операционной системы). Если системный диск и программа-загрузчик оказываются на месте, то она загружается в оперативную память и ей передается управление работой компьютера. Если системные диски в компьютере отсутствуют, на экране монитора появляется сообщение «Non system disk» и компьютер остается неработоспособным.

11 Процесс загрузки операционной системы Оперативная память Системный диск Программные модули операционной системы Файлы операционной системы Master Boot BIOSMaster Boot После окончания загрузки операционной системы управление передается командному процессору.

Источник: www.myshared.ru

25. Организация подсистемы ввода-вывода ЭВМ. Управление внешними устройствами. Виды интерфейсов. Интерфейсы внешних устройств.

Назначение системы ввода-вывода – это, обеспечение центральной части машины с внешней средой представленными периферийными устройствами.

Связь процессора с периферийными устройствами осуществляется:

1. Через аккумулятор (регистр общего назначения)
2. Через оперативную память.

Оперативная память может непосредственно связаться с внешним устройством через DA.

1. Существует большое количество устройств ввода-вывода, с различными параметрами:

1. Скорость передачи данных.
2. Формат передачи данных (устройства последовательного, параллельного представления информации и т.д.).
3. Различные формы передачи данных (байты, слова, блоки секторы).
4. Количество выполняемых функции (чтение, запись).

1. Различные скорости работы центральной машины и внешних устройств (требуется многоуровневая буферная память).
2. Асинхронность центральной рабочей машины и внешних устройств (Это значит, что центральная машина работает сама по себе, внешне устройство подготавливается к работе (согласование устройств)).

Требования в системе ввода-вывода:

1. Обеспечить эффективное согласование центральной части машины и внешних устройств с

целью достижения максимальной производительности.

1. Обеспечение распределения внешних устройств по одновременно выполняемым

задачам в системе (большинство машин работают в многозадачных системах).

1. Обеспечение управлением каждым конкретным внешним устройством.
2. Обеспечение дружественного интерфейса с пользователем.

Архитектура систем ввода-вывода.

Существует два основных способа организации системы ввода вывода.

1. Прямой ввод вывод.
2. Косвенный ввод вывод (канальный ввод вывод).

При прямом вводе-выводе работа внешних устройств управляется центральным процессором, и все это подключается к одной системной шине, при этом зависимым при подключений память может быть один раздел адрес памяти и портов внешних устройств, а в случае два используется единое обращение к памяти и внешних устройств. Процесс взаимодействия внешних устройств и центральной части машины определяется интерфейсом ввода вывода, под которым понимается совокупность сигналов линий связи и алгоритм управления, обеспечивает заданный протокол взаимодействия внешних устройств и процессора. Под протоколами понимается, последовательное формирование прямых и квитирующих сигналов взаимодействия (ответный сигнал называется квитирующим).

В данной архитектуре осуществлен процесс ввода-вывода называемый канальный.

Каналы делятся на

1. Мультиплексные (обслуживают много, но медленно).
2. Селекторные (обслуживают мало, но быстро).

Отличительная особенность, процессор освобождается от управления внешним устройством, функция процессора осуществляется в инициализировании канальных программ и завершение операции ввода-вывода с помощью каналов (по существу это многопроцессорная система, в некотором смысле).

Сравнение функций контролеров и каналов, состав контролеров и каналов

1. В текущий момент времени он выполняет одну команду ввода-вывода получаемую от процессора или канала и одновременно обслуживает одно внешние устройство.

В его функции входит:

1. Опознание своего адреса выборки.
2. Подтверждение готовности внешних устройств.
3. Управление операцией во внешнем устройстве.
4. Согласование форматов данных.
5. Согласование скоростей передачи (буферизация).
6. Фиксация момента и характера операции ввода-вывода.

Контроллер должен содержать:

1. Селектор адреса (логическая схема, выдающая разрешающий сигнал на один адрес).
2. Регистры управления (содержит команду) и состояния. Состояния характеризуются следующими битами: DONE,BUSYERRORчасто применяется бит приоритета.
3. Буферные регистры данных (которые служат для согласования форматов и скоростей передачи).

1. Выполняет целую канальную программу из многих команд.
2. Допускает одновременно управлять несколькими внешними устройствами.

В его функции входит:

1. Опознание своего адреса и подтверждения готовности.
2. Прием команд процессора инициализирующих работу канала и нахождения в памяти своей канальной программы.
3. Поиск контроллера и внешнего устройства участвующего в операции и проверки их готовности.
4. Запуск канальной программы и управление обменом.
5. Сообщение центрального процессора о завершение операции и всей программы.

Канал представляет собой специализированный процессор с расширенными управлениями, и ограниченный арифметическими возможностями.

Принципы управления ВН

Вычислительные машины, помимо процессоров и основной памя­ти (образующих ее ядро), содержат многочисленные периферийные устройства (ПУ): ВЗУ и УВВ.

Передача информации с периферийного устройства в ЭВМ называ­ется операцией ввода, а передача из ЭВМ в ПУ — операцией вывода.

Производительность и эффективность ЭВМ определяются не толь­ко возможностями ее процессора и характеристиками ОП, но и соста­вом ПУ, их техническими данными и способами организации их со­вместной работы с ЭВМ.

При разработке систем ввода-вывода ЭВМ особое внимание об­ращается на решение следующих проблем:

• должна быть обеспечена возможность реализации машин с пере­менным составом оборудования (машин с переменной конфигурацией), в первую очередь с различным набором периферийных уст­ройств, с тем чтобы пользователь мог выбирать состав оборудо­вания (конфигурацию) машины в соответствии с ее назначением, легко дополнять машину новыми устройствами;

• для эффективного и высокопроизводительного использования обо­рудования в ЭВМ должны реализовываться одновременная рабо­та процессора над программой и выполнение периферийными уст­ройствами процедур ввода-вывода;

• необходимо упростить для пользователя и стандартизовать про­граммирование операций ввода-вывода, обеспечить независимость программирования ввода-вывода от особенностей того или иного •периферийного устройства;

• необходимо обеспечить автоматическое распознавание и реакцию ядра ЭВМ на многообразие ситуаций, возникающих в ПУ (готов­ность устройства, отсутствие носителя, различные нарушения нормальной работы и др.).

Первый шаг в совершенствовании структуры ЭВМ с целью по­вышения производительности был сделан при разработке второго поколения ЭВМ, когда впервые была обеспечена автономность вне­шних устройств. Сначала она была необходима для согласования ско­рости работы устройств ЭВМ.

Однако автономность потребовала проведения проверок исправ­ности устройств при каждом обращении к ним. Появилась определен­ная технология обращения к автономным внешним устройствам — интерфейс.

Когда эту технологию унифицировали, появилось понятие стан­дартного интерфейса.

Стандартизация интерфейсов ввода-вывода привела к возможно­сти гибко изменять конфигурацию вычислительных машин (количе­ство и состав внешних устройств, расширять комплект ЭВМ за счет подключения новых устройств).

Затем появилась концепция виртуальных устройств, позволяющая совмещать различные типы ЭВМ, операционные системы. Совмести­мость распространилась и на работу машин разной конфигурации (можно использовать соответствующее программное обеспечение и при физическом отсутствии необходимых устройств).

Изменилась и технология работы — при отсутствии печатающих устройств файлы направлялись в виртуальное устройство, где и на­капливались, а реально распечатывались на другой машине.

Дальнейшее совершенствование интерфейсов потребовалось при решении специфических задач: новые внешние устройства (сканеры) позволяли вводить текст в графическом виде, а обрабатывать его надо было в символьном виде. Поэтому возникла необходимость в систе­мах распознавания, идентификации, преобразования из графического формата в символьный.

При анализе снимков из космоса появилась необходимость авто­матической классификации наблюдаемых объектов, самообучения распознающей программы, анализа сцен.

Все это стимулировало развитие специального математического аппарата в интерфейсах.

Необходимость вывода информации различными шрифтами при­вела к изменению технологии вывода, связанной с применением TrueType-шрифтов, масштабированием матричных и векторных изоб­ражений, преобразованием векторных символов в матричные.

В о внешние устройства стали встраивать свою основную память, объем которой должен обеспечивать вывод целой страницы (напри­мер, текста) при плотности 600 точек/дюйм — этот объем превышает иногда объем основной памяти ЭВМ.

Необходимость пересчета при преобразовании векторных шриф­тов в матричные привела к необходимости включить в состав уст­ройств отображения информации специальные графические процес­соры матричной архитектуры, в качестве которых часто использу­ются транспьютеры.

При создании автоматизированных рабочих мест появилась необ­ходимость подключения к ЭВМ аудиовизуальной аппаратуры — те­лекамер, видеомагнитофонов, фотокамер, аудиоустройств. На этой основе образовался специальный аппаратный комплекс, называемый анимационной линейкой. Из-за технической несовместимости необхо­димой для таких комплексов аппаратуры потребовались программ­ные и аппаратные преобразователи сигналов, специальные средства сопряжения.

При разработке пятого поколения ЭВМ была заложена интеллек­туализация общения: речевой ввод и вывод; графический ввод; ввод текстовой информации без клавиатуры; естественно-языковое обще­ние; общение на разных естественных языках.

Все это и явилось основой для совершенствования систем, обеспе­чивающих связь ЭВМ с периферийными устройствами.

В общем случае для организации и проведения обмена данными между двумя устройствами требуются специальные средства:

• специальные управляющие сигналы и их последовательности;

• программы, реализующие обмен.

Весь этот комплекс линий и шин, сигналов, электронных схем, ал­горитмов и программ, предназначенный для осуществления обмена информацией, называется интерфейсом.

В зависимости от типа соединяемых устройств различаются:

• внутренний интерфейс ЭВМ (например, интерфейс системной шины, НМД), предназначенный для сопряжения элементов внутри системного блока ПЭВМ;

• интерфейс ввода-вывода — для сопряжения различных устройств с системным блоком (клавиатурой, принтером, сканером, мышью, дисплеем и др.);

• интерфейсы межмашинного обмена (для обмена между разными машинами) — для сопряжения различных ЭВМ (например, при об­разовании вычислительных сетей);

• интерфейсы «человек — машина» — для обмена информацией меж­ду человеком и ЭВМ.

Для каждого интерфейса характерно наличие специального аппа­ратного комплекса (рис. 6.1).

Характер использования этого аппаратного комплекса определя­ется технологией обмена, установленным церемониалом, идеологией данного интерфейса, протоколом общения.

Особое место занимает человеко-машинный интерфейс, реализу­ющий специфические методы организации общения. Например, цере­мониал человеко-машинного общения предусматривает «дружествен­ность пользователю», которая может обеспечиваться техническими средствами, программами и технологией общения.

Если интерфейс обеспечивает обмен одновременно всеми разряда­ми передаваемой информационной единицы (чаще всего — байта или машинного слова), он называется параллельным интерфейсом.

Внутренний интерфейс ЭВМ всегда делается параллельным или последовательно-параллельным (если одновременно передается не вся информационная единица, а ее часть, содержащая несколько двоичных разрядов.

Интерфейсы межмашинного обмена обычно последовательные, т.е. в них обмен информацией производится по одному биту, последова­тельно.

Для параллельного и последовательно-параллельного интерфейса необходимо, чтобы участники общения были связаны многожильным интерфейсным кабелем (количество жил не меньше числа одновремен­но передаваемых разрядов — бит). В последовательных интерфейсах участники общения связываются друг с другом одно-двух-проводной линией связи, световодом, коаксиальным кабелем, радиоканалом.

В зависимости от используемых при обмене программно-техничес­ких средств интерфейсы ввода-вывода делятся на два уровня: физический и логический (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Логический и физический уровни интерфейсов ввода-вывода

В зависимости от степени участия центрального процессора в об­мене данными в интерфейсах может использоваться три способа уп­равления обменом:

• режим сканирования (так называемый «асинхронный» обмен);

• прямой доступ к памяти.

Для внутреннего интерфейса ЭВМ режим сканирования предус­матривает опрос центральным процессором периферийного устрой­ства (ПФУ): готово ли оно к обмену, и если нет, то продолжается оп­рос периферийного устройства (рис. 6.3).

Операция пересылки данных логически слишком проста, чтобы эффективно загружать сложную быстродействующую аппаратуру процессора, в результате чего в режиме сканирования снижается про­изводительность вычислительной машины.

Вместе с тем при пересылке блока данных процессору приходится для каждой единицы передаваемых данных (байт, слово) выполнять довольно много команд (чтобы обеспечить буферизацию данных, пре­образование форматов, подсчет количества переданных данных, формирование адресов в памяти и т.п.). В результате скорость передачи данных при пересылке блока данных даже через высокопроизводи­тельный процессор может оказаться неприемлемой для систем управ­ления, работающих в реальном масштабе времени.

Режим сканирования упрощает подготовку к обмену, но имеет ряд недостатков:

• процессор постоянно задействован и не может выполнять другую работу;

• при большом быстродействии периферийного устройства процес­сор не успевает организовать обмен данными.

Рис. 6.3. Алгоритм сканирования

В синхронном режиме центральный процессор выполняет основ­ную роль по организации обмена, но в отличие от режима сканирова­ния не ждет готовности устройства, а осуществляет другую работу. Когда в нем возникает нужда, внешнее устройство с помощью соот­ветствующего прерывания обращает на себя внимание центрального процессора.

Для быстрого ввода-вывода блоков данных и разгрузки процес­сора от управления операциями ввода-вывода используют прямой доступ к памяти (DMA — Direct Memory Access).

Прямым доступом к памяти называется способ обмена данными, обеспечивающий автономно от процессора установление связи и пе­редачу данных между основной памятью и внешним устройством.

В режиме прямого доступа к памяти используется специализиро­ванное устройство — контроллер прямого доступа к памяти, кото­рый перед началом обмена программируется с помощью центрально­го процессора: в него передаются адреса основной памяти и количе­ство передаваемых данных. Затем центральный процессор от контроллера прямого доступа к памяти отключается, разрешив ему работать, и до окончания обмена может выполнять другую работу. Об оконча­нии обмена контроллер прямого доступа к памяти сообщает процес­сору. В этом случае участие центрального процессора косвенное. Об­мен ведет контроллер прямого доступа к памяти. Прямой доступ к памяти (ПДП):

• освобождает процессор от управления операциями ввода-вывода;

• позволяет осуществлять параллельно во времени выполнение про­цессором программы с обменом данными между внешним устрой­ством и основной памятью;

• производит обмен данными со скоростью, ограничиваемой только пропускной способностью основной памяти и внешним устрой­ством.

ПДП разгружает процессор от обслуживания операций ввода-вы­вода, способствует увеличению общей производительности ЭВМ, дает возможность машине более приспособленно работать в системах ре­ального времени.

Источник: skarlupka.ru