Лекции по Информационным технологиям в металлургии (стр. 4 из 9)
Электрическая совместимость означает, что все характеристики сигналов, которыми обмениваются устройства в компьютерной системе, стандартизированы.
Конструктивная совместимость. Для объединения частей компьютерной системы используются стандартные типы электрических соединителей (разъёмы).
Открытая архитектура позволяет использовать узлы, изготовленные самыми разными изготовителями, для сборки компьютерной системы. Открытая архитектура позволяет оптимизировать компьютерную систему в аппаратном отношении: для различных задач, выполняемых на компьютере, требуются различные характеристики компьютерной системы, например, различная производительность процессора, объём памяти, периферийные устройства, – т.о. пользователь может собрать систему для решения собственных задач.
В конструктивном отношении различают:
· Desktop – настольный;
· Notebook – карманный.
Архитектура программных средств.
Компьютер представляет собой единство аппаратных и программных средств.
Hardware – аппаратные средства компьютера (железо).
Компьютерная программа позволяет выполнять на одном и том же железе самые разные задачи.
Software – программное обеспечение, имеет иерархическую структуру. Существует несколько уровней программного обеспечения, на каждом уровне программа решает свои специфические задачи, взаимодействует с собой и аппаратной частью:
1. Базовый уровень.
2. Операционная система (ОС).
3. Прикладное программное обеспечение (ПО).
Программы базового уровня.
На этом уровне программы наиболее тесно взаимодействуют с аппаратной частью компьютера. По объёму – самые маленькие. Физически эти программы размещаются в постоянной памяти компьютера – ROM (ПЗУ). Эти программы настроены на работу с конкретными узлами компьютера. Это уровень системы BIOS (Basic Input/Output System). Чаще всего BIOS создаётся на специальной микросхеме ПЗУ. Некоторые параметры BIOS можно менять в процессе эксплуатации компьютера.
Основная функция программ этого уровня – тестирование работоспособности компьютерной системы, загрузка ОС, обеспечение взаимодействия ОС с аппаратными средствами компьютера.
Программа тестирования (PoST – Power on Self Test), являющаяся основной частью BIOS, запускается в момент включения компьютера и определяет работоспособность его основных частей: проверяется работоспособность процессора, постоянной памяти и др.
После выполнения программы PoST, управление передаётся следующей части BIOS, программе загрузчику ОС. На этом действие BIOS не заканчивается. После загрузки ОС он осуществляет взаимодействие с аппаратными средствами компьютера.
Операционная система (ОС).
ОС – это большой программный комплекс. ОС обеспечивает основные функции работы компьютера:
· Управление ресурсами компьютерной системы;
· Загрузка прикладного ПО;
· Обеспечение работоспособности прикладных программ с аппаратной частью компьютера.
К ресурсам компьютерной системы относятся: процессорное время, объёмы внутренней и внешней памяти, периферийные устройства.
При работе компьютера выполняется, как правило, несколько задач под управлением многих программ. Т.о. важнейшей функцией ОС является организация работы этих программ на имеющемся аппаратном обеспечении.
Разместить ОС в постоянной памяти компьютера достаточно сложно, т.к. она занимает много места, поэтому программы, относящиеся к ОС, хранятся во внешней памяти: ЖМД, CD, дискете. Т.о. в процессе загрузки ОС необходимо указать, где она хранится программе загрузчику.
Без ОС невозможно исполнение программ следующего прикладного уровня. Одна из функций ОС – загрузка прикладных программ и обеспечение их работоспособности.
Прикладное программное обеспечение (ПО).
С помощью программ этого уровня непосредственно выполняются те задачи, которые решает пользователь. Т.о. работа на компьютере превращается в работу с ПО.
Для взаимодействия с пользователем ПО имеют интерфейс – это часть ПО, которая обеспечивает ввод и вывод информации в наиболее удобном виде. Интерфейс является частью ПО. В настоящее время в ОС и в приложениях преимущественно используется графический оконный интерфейс.
Помимо такого 3-уровнего деления можно произвести классификацию компьютерных средств по выполняемым функциям:
1. системное ПО;
2. пакеты прикладных программ (ППП);
3. инструментальные средства.
Системное ПО – совокупность программ для обеспечения работы компьютера, в т.ч. в компьютерных сетях. Оно делится на две части:
· базовое системное ПО;
· сервисное системное ПО.
Базовое системное ПО – минимально необходимое системное обеспечение для работы компьютера.
Сервисное ПО выполняет вспомогательные функции – служебные программы (утилиты). Сервисная часть может дополнять основную часть ОС.
Работа пользователя на компьютере представляет собой взаимодействие с программой ОС и прикладными программами. Управление ОС осуществляется с помощью интерфейса ОС. Существует 2 варианта интерфейса:
· командный язык ОС;
· графический оконный интерфейс.
В 1-м варианте для исполнения любых действий ОС должна получить команду пользователя (DIR – просмотр, COPY – копировать, ERASE – удалить и т.д.).
В большинстве современных ОС используется графический оконный интерфейс. Для управления ОС в этом случае нет необходимости запоминания многочисленных команд. Пользователь управляет действиями ОС, используя графические изображения на экране компьютера (иконки).
Основная функция ОС – управление ресурсами компьютера. Ресурсы компьютера – время работы процессора, объёмы внутренней и внешней памяти, время работы периферийных устройств. Т.о. ОС постоянно (пока включён компьютер) следит за использованием ресурсов и распределяет их между многочисленными программами, которые в данный момент работают на компьютере. Большинство действий ОС при этом скрыто от пользователей. ОС следит за размещением информации в оперативной памяти и внешней памяти. ОС следит за использованием периферийных устройств (последовательность вывода информации на принтер, последовательность ввода информации с клавиатуры, мыши и других устройств).
Для конечного пользователя нет необходимости глубоко знать ОС, но следует знать основные функции, выполняемые задачи и возможности управления ОС.
Требования к ОС общего назначения, работающих на большинстве компьютеров, можно свести к следующему:
1. Расширяемость ОС. Аппаратные средства развиваются быстрее, чем сами ОС; т.к. ОС большой комплекс, то обновляется довольно редко. Т.о. расширяемость означает возможность добавления к ОС новых программ – драйверов (Driver), обеспечивающих работу новых аппаратных средств. Для обеспечения расширяемости используется модульный принцип: ОС является совокупностью частей, которые в процессе работы взаимодействуют между собой.
2. Переносимость. ОС не должна зависеть от аппаратных средств, т.е. возможность работы ОС на компьютере с почти любой аппаратурной конфигурацией. На одном и том же аппаратном обеспечении могут работать различные ОС.
3. Надёжность, отказоустойчивость. Отказ ОС означает невозможность выполнения на компьютере.
4. Совместимость ОС. Сами ОС непрерывно развиваются. Совместимость – возможность работы ПО, предназначенного для работы более ранних версий ОС под управлением более поздних версий (совместимость сверху – вниз).
Операционные системы (ОС).
Основная функция ОС – управление ресурсами компьютера, к ним относятся внутренняя и внешняя память, процессорное время и время работы периферийных устройств. ОС является большим по объему программным комплексом и хранится во внешней памяти на жестком магнитном диске. При включении компьютера ОС частично копируется во внутреннюю память компьютера и в процессе работы компьютера остается в этой памяти постоянно (резидентная часть).
По мере необходимости программы, входящие в эту часть ОС обращаются к жесткому магнитному диску (ЖМД) и подгружаются необходимые другие части ОС.
Управление памятью.
Внутренняя память компьютера одновременно используется самой ОС и прикладными программами. Таким образом, встает задача разделения внутренней памяти таким образом, чтобы работающие программы не мешали друг другу. Распределение внутреннего объема памяти не является постоянным. В составе ОС есть программы, отвечающие за динамическое распределение памяти между прикладными программами (диспетчеры памяти), которые являются составной частью ОС.
Управление внешней памятью. К устройствам внешней памяти относят ЖМД и оптические диски. Современные ОС используют файловые структуры. Основная идея в том, что информация на устройствах внешней памяти хранится в файлах, записях определенного формата. Файлы могут содержать как обрабатываемые данные, так и программы для их обработки. Работа с внешней памятью состоит в том, что используются программные файлы и файлы данных, необходимые для работы этих программ. С точки зрения хранения информации во внешней памяти безразлично является ли файл программой или это файл данных. ОС занимается анализом устройств внешней памяти и распределяет поверхность носителя для размещения на этой поверхности соответствующих файлов. Информацию о размещении файлов ОС ведет постоянно в виде таблицы FAT (File Allocation Table).
Процессорное время.
Работа компьютера – исполнение программы. Программа используется процессором, как последовательность программ, поступающих во времени, таким образом, если на компьютере выполняется в данный момент несколько программ, то процессорное время должно разделяться между этими программами. В процессе работы компьютера исполняется всегда несколько программ.