Операционные системы и программное обеспечение

Операционные системы и программное обеспечение

К  программному обеспечению  (ПО) относится также вся  область деятельности по проектированию и разработке ПО:

• технология проектирования программ (например, нисходящее проектирование, структурное и объектно-ориентированное проектирование и др.);
• методы тестирования программ;
• методы доказательства правильности программ;
• анализ качества работы программ;
• документирование программ;
• разработка и использование программных средств, облегчающих процесс проектирования программного обеспечения, и многое другое.

Классификация программного обеспечения

• прикладные программы , непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ;
• системные программы , выполняющие различные вспомогательные функции, например:

• управление ресурсами компьютера; создание копий используемой информации; проверка работоспособности устройств компьютера; выдача справочной информации о компьютере и др.;
• управление ресурсами компьютера;
• создание копий используемой информации;
• проверка работоспособности устройств компьютера;
• выдача справочной информации о компьютере и др.;
• инструментальные программные системы , облегчающие процесс создания новых программ для компьютера.

На сегодняшний день можно сказать, что  более или менее определённо сложились следующие группы программного обеспечения:

• операционные системы и оболочки;
• системы программирования (трансляторы, библиотеки подпрограмм, отладчики и т.д.);
• инструментальные системы;
• интегрированные пакеты программ;
• динамические электронные таблицы;
• системы машинной графики;
• системы управления базами данных (СУБД);
• прикладное программное обеспечение.

Прикладное ПО

• Прикладная программа —  это любая конкретная программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области.

• Например, там, где на компьютер возложена задача контроля за финансовой деятельностью какой-либо фирмы, прикладной будет программа подготовки платежных ведомостей.
• В противоположность этому, операционная система или инструментальное ПО не вносят прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя.
• Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Системное ПО

• Системные программы  выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера — центральным процессором, памятью, вводом-выводом.

• Это программы общего пользования, которые  предназначены для всех пользователей компьютера.  Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.

• Важными классами системных программ являются также программы вспомогательного назначения — утилиты (лат. utilitas — польза). Они либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи.
• Кратко опишем некоторые разновидности утилит:

• программы контроля , тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности;
• программы-драйверы , которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т.д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся;

• программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют записывать информацию на дисках более плотно, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл;
• антивирусные программы , предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами;
• программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;
• программы восстановления информации, форматирования, защиты данных;
• коммуникационные программы, организующие обмен информацией между компьютерами;
• программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;
• программы для записи CD-ROM, CD-R и многие другие.

Что делает операционная система

• Операционная система  является основным набором программного обеспечения на устройстве, которое «держит всё вместе». Операционные системы взаимодействуют с аппаратным обеспечением устройства. Они обрабатывают всё, от  клавиатуры и мыши  до Wi-Fi, устройств хранения и дисплея. Другими словами, операционная система обрабатывает команды устройств ввода и вывода. Операционные системы используют драйверы устройств, написанные создателями оборудования для связи со своими устройствами.

• Операционные системы также включают в себя много программного обеспечения – такого как системы общих служб, библиотеки и интерфейсы прикладного программирования (API), разработчики могут использовать их для написания программ, которые работают на операционной системе.
• Операционная система находится между запущенными приложениями и оборудованием, используя драйверы оборудования в качестве интерфейса между ними. Например, когда приложение хочет напечатать что-то, оно передает эту задачу операционной системе. Операционная система отправляет инструкции  на принтер , используя драйверы принтера для отправки правильных сигналов. Приложение, которое печатает, не должно заботиться о том, какой принтер у Вас или понимать, как он работает. Эти детали обрабатывает операционная система.

• Операционная система также реализует многозадачность, распределяя аппаратные ресурсы между несколькими запущенными программами. Операционная система определяет, какие процессы выполняются, и распределяет их между разными процессорами если у вас компьютер с несколькими процессорами или ядрами, выполняя несколько процессов параллельно. Она также управляет внутренней памятью, распределяя память между запущенными приложениями.
• Большинство программных приложений написаны для конкретных операционных систем. Например, когда вы запускаете Minecraft, приложению не нужно точно знать, как работает каждый отдельный аппаратный компонент. Minecraft использует различные функции операционной системы, и операционная система транслирует их в форме низкоуровневых аппаратных инструкций.

Где заканчивается OS и начинается программа

• Операционные системы также включают другое программное обеспечение, в том числе пользовательский интерфейс, который позволяет людям взаимодействовать с устройством. Это может быть настольный интерфейс на ПК, сенсорный интерфейс на телефоне или голосовой интерфейс на устройстве Digital assistant.
• Грань между операционной системой и программой иногда может быть немного размытой. Нет четкого, официального определения операционной системы.
• Например, в Windows приложение проводника файлов (или  проводника Windows ) является одновременно неотъемлемой частью операционной системы Windows – оно обрабатывает интерфейс рабочего стола.

Ядро операционной системы

• На низком уровне располагается  ядро  операционной системы. Это одна из первых «программ», загружаемых при запуске операционной системы. Она обрабатывает выделение памяти, преобразование программных функций в инструкции для процессора вашего компьютера, а также имеет дело с входом и выходом аппаратных устройств.
• Ядро операционной системы обычно запускается в изолированной области, чтобы предотвратить его подделку другим программным обеспечением. Ядро операционной системы очень важно, но является лишь одной из частей операционной системы.

В чем разница между прошивкой и ОС

• Практически все устройства имеют «прошивку» – это низкоуровневое программное обеспечение, которое, как правило, запрограммировано непосредственно в память устройства. Прошивка предназначенного только для базовых операций.
• Когда современный компьютер загружается, он загружает  микропрограмму UEFI  с материнской платы. Это микропрограммное обеспечение низкого уровня, которое быстро инициализирует аппаратные средства вашего компьютера. Затем загружается операционная система с твердотельного диска или жесткого диска компьютера. Этот твердотельный диск или жесткий диск имеет свое собственное внутреннее микропрограммное обеспечение, которое управляет процессом сохранения данных на физических участках диска.
• Линия между прошивкой и операционной системой тоже может быть немного размытой. Например, операционная система для iPhone и iPad от Apple под названием iOS часто называется «прошивкой». Операционная система PlayStation 4 также официально называется прошивкой.

Структура операционной системы MS DOS

• Операционная система MS DOS (Microsoft Disk Operating System) — самая распространенная ОС на 16-разрядных персональных компьютерах. Она состоит из следующих основных модулей:

• базовая система ввода/вывода (BIOS);
• блок начальной загрузки (Boot Record);
• модуль расширения базовой системы ввода/вывода (IO.SYS);
• модуль обработки прерываний (MSDOS.SYS);
• командный процессор (COMMAND.COM);
• утилиты MS DOS.

Состав операционной системы MS-DOS

• Базовая система ввода/вывода (BIOS) выполняет наиболее простые и универсальные услуги операционной системы, связанные с осуществлением ввода-вывода. В функции BIOS входит также автоматическое тестирование основных аппаратных компонентов (оперативной памяти и др.) при включении машины и вызов блока начальной загрузки DOS.
• Блок начальной загрузки (или просто загрузчик) — это очень короткая программа, единственная функция которой заключается в считывании с диска в оперативную память двух других частей DOS — модуля расширения базовой системы ввода/вывода и модуля обработки прерываний.

• Модуль расширения базовой системы ввода/вывода дает возможность использования дополнительных драйверов, обслуживающих новые внешние устройства, а также драйверов для нестандартного обслуживания внешних устройств.
• Модуль обработки прерываний реализует основные высокоуровневые услуги DOS, поэтому его и называют основным.
• Командный процессор DOS обрабатывает команды, вводимые пользователем.
• Утилиты DOS — это программы, поставляемые вместе с операционной системой в виде отдельных файлов. Они выполняют действия обслуживающего характера, например, разметку дискет, проверку дисков и т.д.