3.Системное по
Системное программное обеспечение (System Software), СПО – совокупность системных программ и программных комплексов для организации работы аппаратного обеспечения компьютера (Hardware) и сетей ЭВМ.
СПО можно разделить на две категории: базовое СПО и сервисное СПО (или утилиты).
В базовое программное обеспечение входят:
Базовая система ввода-вывода (БСВВ, BIOS);
Операционная система, сетевая операционная система;
Командные процессоры, операционные оболочки (текстовые и графические).
Базовая система ввода-вывода является низшим уровнем программного обеспечения. Она отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами. Базовое программное обеспечение содержится в составе базового аппаратного обеспечения и сохраняется в специальных микросхемах постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), которые обычно называются BIOS – Base Input-Output System (базовая система ввода-вывода). Программы и данные записываются в ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены во время эксплуатации. Примерами программ из BIOS могут служить:
- программа стартовой загрузки компьютера (запуска процессора) при включении;
- программа самотестирования аппаратных компонентов компьютера после стартовой загрузки - «POST (Power-On Self Test)»
- программа первоначальной загрузки компьютера, которая получает управление после успешного завершения тестов POST и делает первый шаг для загрузки операционной системы. Она считывает с жесткого, гибкого диска, DVD или CD программу начальной загрузки операционной системы, записанную в загрузочном секторе, и передает ей управление;
- программа установки параметров компьютера «Setup», которая предназначена для просмотра и модификации энергонезависимой CMOS-памяти, например для изменения текущего времени и даты, параметров быстродействия процессора, памяти, шин и т.п.
- программа низкоуровневого форматирования дисков, программы для автоматического определения конфигурации накопителей на жестких магнитных дисках, программы конфигурирования системных плат;
- подпрограммы обработки прерываний от различных периферийных устройств, например для отображения на экране компьютера символов, для ввода данных с клавиатуры и мыши, записи и чтения данных с магнитных дисков, для печати на принтере и т.п.
Операционная система представляет собой совокупность программных средств и предназначена для:
Управления ресурсами ЭВМ (техническим оборудованием, аппаратурой, периферийными устройствами, памятью и т.п.);
Управления процессами (программами, приложениями), выполняемыми на ЭВМ;
Предоставления пользователю средств (интерфейса) по взаимодействию с ЭВМ с целью управления ресурсами и процессами.
Другими словами, пользователь, взаимодействуя с ОС управляет работой всей вычислительной системой, включая: оперативную память, процессор, монитор, печатающее устройство, магнитные и оптические диски, программы различного типа, файлы, события и т.д.
Основные функции ОС:
Загрузка пользовательских программ в оперативную память и их исполнение;
Обеспечение работы с устройствами долговременной памяти, такими как магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д. ОС управляет свободным пространством на этих носителях и структурирует пользовательские данные, организует файловую систему;
Предоставление стандартного доступа к различным устройствам ввода/вывода, таким как терминалы, модемы, печатающие устройства и т.д.;
Обеспечивать пользовательский интерфейс для управления любыми ресурсами;
Параллельное (псевдопараллельное) исполнение нескольких задач;
Распределение ресурсов компьютера между задачами;
Организация взаимодействия задач друг с другом;
Взаимодействие пользовательских программ с нестандартными внешними устройствами;
Организация межмашинного взаимодействия и разделения ресурсов;
Защита системных ресурсов, данных и программ пользователя, исполняющихся процессов и самой себя от ошибочных и зловредных действий пользователей, и их программ.
Операционные системы делятся на:
Одно- и многозадачные (в зависимости от числа параллельно выполняемых прикладных процессов);
Одно- и многопользовательские (в зависимости от числа пользователей, одновременно работающих с операционной системой);
Непереносимые и переносимые на другие типы компьютеров;
Несетевые и сетевые, обеспечивающие работу в вычислительных сетях ЭВМ.
Наиболее известные ОС: MS-DOS, IBM OS/2, Unix, Free BSD, GNU/Linux, MS Windows, Apple Mac OS, Novell NetWare, SunOS, Solaris и др.
Сетевая операционная система (Network operating system) – это операционная система, которая обеспечивает обработку, хранение и передачу данных в информационной сети.
Системный администратор сетевой ОС определяет разделяемые ресурсы, задаёт пароли, определяет права доступа для каждого пользователя или группы пользователей. Таким образом, сетевые ОС делят на сетевые ОС для серверов и сетевые ОС для пользователей. Сетевая ОС для пользователей – это операционная система отдельного компьютера, обеспечивающая ему возможность работать в сети.
Серверные сетевые ОС имеют более широкие функции. Рассмотрим их подробнее.
Основными задачами сетевой ОС являются:
Разделение ресурсов сети (например, дисковые пространства, принтеры и т.п.);
Администрирование сети.
Сетевая ОС должна уметь обеспечивать:
Адресацию объектов в сети;
Функционирование сетевых служб;
Коммуникационные функции (сообщения, почта);
Адресацию, буферизацию, маршрутизацию информации в сети;
Безопасность данных;
Защиту от несанкционированного доступа к данным в сети;
Ограничение доступа в определенное время, и (или) для определенных станций, и (или) определенное число раз;
Управление пользователями и ограничение совокупности доступных конкретному пользователю каталогов и ресурсов;
Ограничение для конкретного пользователя списка возможных действий (например, только чтение файлов);
Отказоустойчивость сети;
Все функции управление сетью;
И т.п.
Отказоустойчивость сети определяется наличием в сети автономного источника питания, отображением или дублированием информации в дисковых накопителях. Отображение заключается в хранении двух копий данных на двух дисках, подключенных к одному контроллеру, а дублирование означает подключение каждого из этих двух дисков к разным контроллерам. Сетевая ОС, реализующая дублирование дисков, обеспечивает более высокий уровень отказоустойчивости. Дальнейшее повышение отказоустойчивости связано с дублированием серверов.
Основные функции управления сетью реализуются в программном обеспечении, поддерживающем протоколы управления такие, как например ICMP и SNMP и др.Такое программное обеспечение представлено менеджерами и агентами. Менеджер - прикладная программа, выдающая сетевые команды. Агенты доводят эти команды до исполнительных устройств и сигнализируют о событиях в состоянии устройств, они следят за трафиком и фиксируют аномалии, помогают восстановлению информации после сбоев, борются с вирусами и т.п.
В сетевых ОС обычно выделяют ядро, реализующее большинство из перечисленных функций и ряд дополнительных программ (служб), ориентированных на реализацию протоколов верхних уровней, организацию распределенных вычислений и т.п. К сетевому программному обеспечению относятся также драйверы сетевых плат, различные для разных типов ЛВС (Ethernet, TokenRing, AppleTalk и др.). Но и внутри одного типа ЛВС имеется много плат с разными характеристиками интеллектуальности, скорости, объема буферной памяти.
Наиболее известные сетевые ОС: Apple Talk, LANtastic, Novell NetWare, NFS, OS/2 LAN Server/Manager, MS Windows 2003/2008 Server, POWERfusion, POWERLan, Vines, Unix, GNU/Linux и др.
Командный процессор (интерпретатор команд) – системная программа, предназначенная для интерпретации (выполнения) команд пользователя, запуска программ, выполнения скриптов (последовательности команд), заданий и некоторых других задач. Командный процессор запускается либо при входе пользователя в систему, либо из какой-то программы, например из графической оболочки (в т.ч. из другого командного процессора).
Приведем примеры командных процессоров:
Command.com (MS-DOS и Windows 9x)
cmd.exe (NT, 2000, 2003, XP, Vista)
Bash, Sh, csh (Linux, Unix)
Операционные оболочки — специальные программы, предназначенные для облегчения общения пользователя с командами операционной системы. Операционные оболочки имеют текстовый и графический варианты интерфейса конечного пользователя.
Текстовые оболочки, как правило «надстраиваются» в виде дополнительной системной программы над командным процессором и усовершенствуют его командный интерфейс, делая удобным для пользователя выполнение основных операций в операционной системе, например, создание файлов, каталогов, копирование, перемещение, переименование файлов, просмотр, распечатка файлов, просмотр содержимого каталогов и т.п.
Наиболее популярны следующие виды текстовых оболочек операционной системы Windows:
Norton Commander 5.0;
XTree Gold 4.0;
Far;
Norton Navigator и др.
Графические оболочки являются более удобными по сравнению с текстовыми, т.к. используют встроенный графический интерфейс ОС. По функциональному назначению отличия от текстовых оболочек – минимальны. Как правило, в современных ОС графические оболочки встраиваются непосредственно в ОС и запускаются в самом конце загрузки ОС. Примером такой оболочки может служить «Проводник Windows» (Windows Explorer), который представляет собой визуальную среду управления включающую в себя Рабочий стол, Меню пуск, Панель задач, а также функции управления файлами.
Примеры графических оболочек: Windows Explorer, FreeBSD GNOME, X-Windows System, Motif, CDE, KDE, Aston shell, Geoshell, Secure Desktop и др.
Сервисное СПО или утилиты позволяют расширить набор дополнительно устанавливаемых программ для выполнения вспомогательных операций обработки данных или обслуживания компьютеров, которые можно разделить на следующие группы:
Программы диагностики работоспособности компьютера;
Антивирусные программы, обеспечивающие защиту компьютера, обнаружение и восстановление зараженных файлов;
Программы обслуживания дисков, обеспечивающие проверку качества поверхности магнитного диска, контроль, сохранности файловой системы на логическом и физическом уровнях, сжатие дисков, резервное копирование данных на внешние носители и т.п.;
Программы архивирования данных, которые обеспечивают процесс сжатия информации с целью уменьшения объема памяти для ее хранения;
Дополнительные программы обслуживания сети
и др.