Урок 15
Системное программное обеспечение. Системы программирования
§40. Системное программное обеспечение. §41. Системы программирования
Содержание урока
§40. Системное программное обеспечение
Что такое операционная система?
Современные операционные системы
§41. Системы программирования
§40. Системное программное обеспечение
Что такое операционная система?
Команды, которые может выполнять процессор, представляют собой числовые коды. Чтобы он выполнил программу, нужно эту программу загрузить в память и передать процессору адрес первой команды. В принципе это можно делать вручную, с помощью переключателей (1/0) или перфокарт, как и было на первых компьютерах. Однако в этом случае ввод программы будет занимать значительно больше времени, чем её выполнение, поэтому процессор будет простаивать. Кроме того, для ввода и вывода данных нужно программировать внешние устройства, каждое из которых имеет собственный набор команд. В таких условиях с компьютером могут работать только специально подготовленные программисты, и эта работа очень трудоёмкая. Ситуация ещё более усложняется, если требуется записать данные на жёсткий диск или обеспечить одновременную работу нескольких программ.
Для решения всех этих проблем программисты разработали вспомогательные программы (точнее, программные системы, состоящие из многих программ), которые называются операционными системами.
Операционная система (ОС) — это комплекс программ, обеспечивающих согласованную работу всех узлов компьютера, а также удобный интерфейс (способ обмена данными) между пользователем и прикладными программами, с одной стороны, и аппаратными средствами компьютера — с другой.
Операционная система обеспечивает:
• взаимодействие пользователя и аппаратных средств;
• обмен данными между прикладными программами и устройствами компьютера;
• работу файловой системы (хранение данных в виде файлов и папок);
• запуск и выполнение прикладных программ;
• обработку ошибок, контроль за работой оборудования;
• распределение ресурсов компьютера между несколькими одновременно работающими программами (время работы процессора, память, внешние устройства).
Операционные системы бывают однозадачные (на компьютере в любой момент выполняется только одна программа) и многозадачные (пользователь может запустить несколько программ, которые будут выполняться одновременно).
Первые операционные системы появились на компьютерах второго поколения и были однозадачными. Нередко получалось так, что большую часть времени занимали не вычисления, а операции ввода и вывода данных, тогда как процессор в это время простаивал. Чтобы полностью использовать мощность компьютера, разработали пакетный режим: в разные области памяти загружали несколько программ. Когда одна программа выполняла операции ввода/вывода, процессор переходил к выполнению следующей, и таким образом мог быть загружен практически на полную мощность.
На компьютерах третьего поколения часто применялся многопользовательский режим (режим разделения времени), при котором с большим компьютером (мэйнфреймом) было связано несколько терминалов (так называли рабочие места с клавиатурой и монитором). С каждого терминала можно было отправить задание на выполнение, таким образом, с компьютером одновременно работало несколько программистов.
Операционные системы первых персональных компьютеров были однозадачными. Самая популярная ОС в 1980-х годах — MS DOS (англ. Microsoft Disk Operating System — дисковая операционная система фирмы Microsoft). Сейчас иногда на недорогие ноутбуки устанавливается её бесплатный аналог — FreeDOS (www .freedos.org).
Все современные ОС многозадачные. ОС распределяет время работы процессора между запущенными на выполнение программами, выделяя каждой кванты (небольшие интервалы) времени, так что создается впечатление, что программы работают одновременно, даже если на компьютере установлен один процессор.
В состав операционной системы обычно входят:
• начальный загрузчик — небольшая программа, расположенная в самом первом секторе загрузочного диска; его задача — организовать загрузку в память ядра (основной части) ОС и передать ему управление;
• система управления памятью;
• система управления задачами, которая обеспечивает загрузку в память и выполнение программ, а также распределение ресурсов между ними;
• система ввода/вывода, которая управляет внешними устройствами и файлами; она использует программы, предназначенные для обмена данными с дисководами, клавиатурой, монитором и принтером, записанные в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) микросхемы BIOS, расположенной на материнской плате (см. § 35);
• командный процессор — программа, которая выполняет команды пользователя, введенные в командной строке, и командные файлы — текстовые файлы, содержащие списки команд и даже программы на специальном языке программирования;
• утилиты (лат. utilitas — польза) — служебные програмы для проверки и настройки компьютера.
Может ли компьютер работать без операционной системы? Да, в том случае, если он работает по одной-единственной программе, которая хранится в ПЗУ или на диске, и автоматически запускается при включении питания. Например, микрокомпьютеры, встроенные в бытовые устройства, могут обходиться без операционной системы. Однако такой компьютер очень сложно программировать (нужно обращаться напрямую к аппаратуре) и невозможно настраивать, поэтому во многих более сложных устройствах (игровых приставках, банковских терминалах и т. д.) используют операционные системы.
Следующая страница 
Современные операционные системы
Cкачать материалы урока
