Програмні засоби сучасних комп’ютерних технологій поділяються на системні і прикладні. Системні програмні засоби призначені для забезпечення діяльності прикладних програмних систем. До системних програмних засобів належать:
· операційні системи;
· тестові та діагностичні програми;
· антивірусні програми;
· командно-файлові процесори (оболонки).
Тестові і діагностичні програми призначені для перевірки працездатності окремих вузлів комп’ютера і компонентів програмно-файлових систем і, можливо, виявлення та усунення несправностей.
Антивірусні програми призначені для виявлення і, можливо, усунення вірусних програм, які порушують нормальну роботу обчислювальної системи.
Операційна система - це набір узгоджено працюючих керуючих програм, які забезпечують керування ресурсами комп’ютера, запуск прикладних програм, їх взаємодію з периферійними пристроями а також забезпечують діалог користувача з комп’ютером. Операційні системи є основними системними програмними комплексами, які виконують наступні функції:
· тестування працездатності обчислювальної системи і її налагодження при початковому включенні;
· забезпечення синхронної і ефективної взаємодії всіх апаратних і програмних компонентів обчислювальної системи в процесі її функціонування;
· забезпечення ефективної взаємодії користувача з обчислювальною системою.
Операційні системи класифікуються по таких характеристиках:
· Кількості одночасно працюючих користувачів – однокористувацькі та багатокористувацькі. Багатокористувацькі на відміну вид однокористувацьких підтримують одночасну роботу декількох користувачів з різними терміналами.
· Числу процесів, які одночасно можуть виконуватися під керуванням даної системи – однозадачні та багатозадачні. Поняття багатозадачності означає підтримку паралельного виконання кількох задач, які існують в межах однієї обчислювальної системи в один момент часу. Однозадачні підтримують режим виконання лише одної програми в один момент часу.
· Кількості підтримуючих процесорів – однопроцесорні та багатопроцесорні. Багатопроцесорні операційні системи підтримують режим розподілених ресурсів декількох процесорів для розв’язання одної задачі.
· Розрядності коду – 8-ми розрядні, 16-ти розрядні, 32-ох розрядні та 64-ох розрядні (вважається, що розрядність операційної системи не може перевищувати розрядність процесора).
· Типу інтерфейсу – командні (з текстовим інтерфейсом) і об’єктно-орієнтовані (з графічним інтерфейсом).
· Типу доступу користувачадо ЕОМ: з пакетною обробкою, з розділенням часу, реального часу. В режимі пакетної обробки з виконуваних програм формується пакет (набір) завдань, які вводяться в ЕОМ і виконуються в порядку черговості з можливим врахуванням пріоритетів. В режимі розділення часу кожній задачі почергово виділяється певний проміжок часу на виконання з імітуванням перед користувачами одночасного виконання всіх завдань. Режим реального часу забезпечує імітацію одноосібного обслуговування користувача в темпі розвитку реального процесу.
· Типу використання ресурсів – мережні та локальні. Локальна операційна система забезпечує роботу тільки одного користувача, в той час як мережна - дозволяє одночасно працювати багатьом незалежним користувачам в мережі, використовуючи спільні ресурси. Тобто мережні операційні системи служать для забезпечення обслуговування користувачів локальних обчислювальних мереж.
На сьогодні найпоширенішими операційними системами для персональних комп’ютерів, робочих станцій і серверів є наступні: UNIX, MS DOS, OS/2, WINDOWS, LINUX, MAC, VAX/VMS.
На переважній більшості IBM-сумісних персональних комп’ютерів в нашій країні до 1995 року використовувалася операційна система MS DOS, яка створена фірмою Microsoft. Ця операційна система стала в 1981 р. базовою системою для комп’ютерів, виробництво яких почала тоді фірма IBM. На думку спеціалістів по системному математичному забезпеченню, MS DOS виглядала достатньо примітивно у порівнянні з операційними системами великих і міні-ЕОМ, які об’єднують файлову систему і систему управління вводом-виводом. Популярність і довге життя MS DOS можна пояснити тільки її простотою і дешевизною. Розроблено понад 7 версій цієї ОС. Сьома версія враховує всі зміни в архітектурі персональних комп’ютерів та передбачає можливість роботи в мережі. Але ця і операційна система залишається однозадачною і серйозних змін її користувацьких характеристик не передбачається. Аналогічну структуру має і сумісна з MS DOS система DR DOS фірми Digital research.
Задавши тон іншим виробникам персональних комп’ютерів IBM PC XT і IBM PC AT, фірма IBM створила нову серію персональних комп’ютерів - сімейство PS/2, які виготовляються нею до теперішнього часу. Для цієї серії IBM постачає операційну систему OS/2, розроблену Microsoft, яка разом з відповідною апаратурою зайняла своє місце серед ряду технологічних платформ. В OS/2 були зразу вирішені питання багатозадачного режиму роботи, а MS DOS може запускатися в ній як одна з задач. Одночасно в OS/2 можуть виконуватися 12 програм, але тільки одна DOS-програма. Більшість користувачів практично не зауважує переходу від MS DOS до OS/2, виявляючи тільки додаткові можливості. В цій операційній системі можливий також графічний багатовіконний інтерфейс, аналогічний WINDOWS.
Найпоширенішою операційною системою для персональних комп’ютерів є WINDOWS, створена фірмою Microsoft. На сьогодні WINDOWS поряд з IBM-сумісними персональними комп’ютерами є одною з найпоширеніших технологічних платформ. WINDOWS у версіях WINDOWS-95, WINDOWS-97, WINDOWS-2000 - це 32 розрядна багатозадачна операційна система.
В цій операційній системі використовуються:
1) робочі вікна, призначені для різних прикладних програм,
2) випливаючі вікна повідомлень програми і отримання реакції користувача,
3) діалогові вікна, через які здійснюється основний ввід інформації в програму.
Яскравою зовнішньою ознакою WINDOWS є багатовіконний графічний інтерфейс. Вікно - це частина екрану монітора, яка є полем дії програми. Відображення вводу управляючих команд і інформації в програму, а також вивід зображень і даних з неї відбувається через вікно.
Для позначення об’єктів, програм, операцій, опцій вибору використовуються піктограми. Піктограми - це графічні символи, які асоціативно нагадують те, що вони позначають.
Поряд з графічним інтерфейсом важливою рисою WINDOWS є багатозадачність. Одночасно можуть виконуватися декілька різних програм або копій однієї і тої ж програми. Наприклад, користувач може одночасно використовувати текстовий процесор, базу даних, програму для графічного представлення даних і електронні таблиці.
Досвід використання операційних систем, аналогічних Macintosh і WINDOWS, показав, що графічний інтерфейс і багатозадачний режим роботи значно підвищують продуктивність праці користувача.
Сучасні версії Windows реалізують механізм віртуальної пам’яті. Його суть полягає в тому, що користувачу надається віртуальний (можливий, але реально не існуючий) адресний простір, що визначається 32-х розрядною довжиною адреси (4 Гбайти) розміщення в пам’яті комп’ютера. В той же час фізична оперативна пам’ять може бути значно меншою (одиниці - десятки Мбайт). Інформація, що не поміщається в фізичній оперативній пам’яті, знаходиться на дисковому запам’ятовуючому пристрої. Проте користувач цього не зауважує завдяки механізмам, які приховують від нього виклик з зовнішньої пам’яті в оперативну саме тих фрагментів інформації (сторінок), до яких відбувається звертання в віртуальній пам’яті. Віртуальна пам’ять працює з великими масивами даних суттєво повільніше від оперативної, але вона позбавляє користувача від необхідності програмування процесу обміну між оперативною пам’яттю і запам’ятовуючими пристроями. Це значно підвищує продуктивність програмування і полегшує експлуатацію програмних комплексів, робить їх незалежними від конфігурації конкретної апаратної системи, для якої вони були створені.
Система містить засоби виявлення збоїв і несправностей, а також обмеження наслідків таких збоїв для інформації, що обробляється і для роботи самої системи. При відключення електричного живлення операційної системи забезпечує збереження необхідної інформації, а при його наступному ввімкненні – відновлення роботи (restart) з відповідної точки.
З появою 32-розрядних персональних комп’ютерів перед Microsoft встала проблема створення ОС, яка б використовувала усі можливості апаратури, і фірма зробила рішучий крок, поклавши початок новому сімейству операційних систем, який можна співставити з рішенням IBM по випуску сімейства PS/2. В 1993 р. була випущена перша версія системи Windows NT з графічним інтерфейсом оболонки Windows 3.1. Windows NT дозволяє використовувати прикладні програми, написані для DOS, для текстового режиму OS/2 і для стандартного інтерфейсу користувача у більшості реалізацій UNIX, що називаються POSIX.
Будучи сумісною з широко використовуваними операційними системами, Windows NT дозволила ширше реалізувати можливості нових високопродуктивних процесорів.
Операційна система UNIX, була створена спеціалістами Bell Laboratories компанії AT&T. Її прототип появився в 1969 р. для комп’ютерів PDP-7 фірми Digital, потім вона була перенесена на комп’ютери інших типів, а з 1980 р. і на персональних комп’ютерах. В 1979 р. на обчислювальній машині VAX була реалізована версія UNIX з можливостями віртуальної пам’яті. Сьогодні існує велика кількість реалізацій цієї операційної системи практично для кожної апаратної платформи, і UNIX стала своєрідним стандартом відкритих систем, забезпечуючи сумісність програмних продуктів, написаних в її середовищі.