5.6. Системное программное обеспечение

В системное (System Software) ПО входят программы, выполняющие самые различные функции. К нему относят операционные системы, оболочки, сетевые программы, диагностические, антивирусные программы, утилиты, обслуживающие носители и т.д.

Необходимо отметить, что очень часто служебные программы появляются в дополнение к операционным системам, восполняя недостаток определенных функций таких систем. Они быстро завоевывают популярность и де-факто устанавливают стандарты на такие программы. По мере развития ОС функции популярных служебных программ включаются в очередную версию операционной системы как ее составляющая.

5.6.1. Операционные системы

Операционная система (ОС) – это комплект программных изделий, которые совместно управляют ресурсами системы и процессами, использующими эти ресурсы при вычислениях [26]. Другими словами, операционной системой называют совокупность программ, которая координирует работу компьютера и управляет размещением программ и данных в оперативной памяти компьютера, интерпретирует команды, управляет периферийными устройствами, распределяет аппаратные ресурсы.

По способу управления различают два типа ОС – графические и неграфические. В графических операционных системах весь экран доступен для управления компьютером. Основным средством управления является мышь или другой аналогичный манипулятор. Управление осуществляется выбором пиктограммы, соответствующей определенной команде. Такие системы могут обеспечивать и звуковое сопровождение отдельного события, происходящего в системе.

Внеграфических ОС управление осуществляется клавиатурой. Областью управления является лишь одна строка экрана, которая называется командной строкой. О таких системах говорят, что они имеют интерфейс командной строки. Управление компьютером осуществляется вводом команд в поле командной строки. Вывод информации производится на всем пространстве экрана.

При рассмотрении операционных систем необходимо учитывать, что любая ОС, как правило, может управлять только той аппаратной платформой, для которой она предназначена. При этом для одной аппаратной платформы может быть написано множество операционных систем.

Вистории развития компьютерных систем существовало несколько концепций аппаратного обеспечения и, соответственно, операционных систем. Само сокращение – «ОС» – использовалось как название специальной операционной системы OS/360, разработанной фирмой IBM, но сейчас используется применительно к любой операционной системе.

219

UNIX – операционная система, предложенная фирмой Bell Laboratories в 1971 г. для миниЭВМ PDP 11 фирмы DEC. Целью создания системы UNIX было обеспечение на простом однородном вычислительном оборудовании, на котором работает относительно небольшое количество пользователей, значительной степени объединения в рамках того, что может быть получено на одной системе. Система стала исключительно популярной и фактически во многих отношениях стала стандартом для шестнадцатиразрядных миниЭВМ. Имеются версии ОС UNIX для больших вычислительных машин и для микропроцессорных систем, рассчитанных на одного пользователя.

VAX/VMS – операционная система предложенная фирмой DEC в качестве стандартной для семейства процессоров VAX этой фирмы. Для каждого пользователя технических средств VAX эта система создает виртуальную машину.

CPM – операционная система, рассчитанная на применение в микропроцессорных системах, которые используются в режиме одиночных пользователей. В системе имелись средства ведения файлов, проверки и обновления содержимого памяти, а также средства обеспечения доступа к ассемблеру и компиляторам.

Mac OS – официальное наименование операционной системы компьютера «Macintosh». Ранние версии назывались System x.x, где x.x – номер версии. Начиная с версии Mac OS 8, Apple опускает слово System. Операционные системы для компьютеров «Macintosh» всегда отличались своей оригинальностью. Достаточно сказать, что именно эта фирма произвела подлинный переворот в операционных системах, применив графический интерфейс пользователя (GUI - graphical user interface). Этой же фирме мы должны быть благодарны появлению на современных компьютерах манипулятора «мышь». Справедливости ради, стоит упомянуть, что идеи графического интерфейса были разработаны группой программистов в рамках проекта «Palo Alto Research Center» (Калифорния), созданного фирмой

Xerox.

OS/2 – операционная система, разработанная фирмой IBM для персональных компьютеров на основе системной прикладной архитектуры, ранее используемой для больших ЭВМ. Это 32-разрядная многозадачная, однопользовательская, высоконадежная операционная система, обеспечивающая как текстовый, так и графический интерфейс пользователя. Важной особенностью операционной системы OS/2 является высокопроизводительная файловая система HPFS (High Perfomance File System), имеющая преиму-

щества для серверов баз данных (в отличие от MS DOS поддерживаются длинные имена файлов), поддержка мультипроцессорной обработки – до 16 процессоров типа INTEL и PowerPC. Версия OS/2 Warp работает с мультисредой и имеет встроенный доступ в сеть Internet, систему распознавания речи VoiceType, интегрированную версию Lotus Notes Mail для передачи через Internet почты. В OS/2 могут выполняться прикладные программы Windows 3.1, но не могут выполняться приложения, работающие в среде

220

Windows 95 или Windows NT. Спецификация Open 32 позволяет поставщи-

кам программного обеспечения переносить его на новую платформу.

MS - DOS (Microsoft Disk Operation System) – операционная система,

разработанная фирмой Microsoft для ЭВМ на основе микропроцессоров серии Intel 80Х86. Эта система является неграфической и располагает набором программных средств для обеспечения прогона программ в монопольном режиме. Основные возможности системы определяются набором средств для управления файлами и устройствами ввода - вывода. С 1981 по 1995 гг. она была основной системой для ПК платформы IBM PC. За это время система прошла несколько модификаций от MS DOS 1.0 до MS DOS 6.22. Выпуск каждой новой версии обычно сопутствовал появлению нового типа оборудования, работу с которым предыдущая версия обеспечить не могла.

Несмотря на неудобный интерфейс командной строки и однозадачность, у этой ОС имелось неоспоримое преимущество – она была ближе к компьютеру, чем к человеку. За счет этого все приложения для MS DOS выполнялись намного быстрее, чем в любой графической системе.

Windows (окна) – название ряда программных продуктов фирмы Microsoft. Появившаяся как графическая оболочка Windows 1.0 для операционной системы MS DOS, прошедшая ряд модификаций (до Windows 3.11), в 1995 г. стала первой самостоятельной графической ОС (Windows 95) для компьютеров платформы IBM PC. С тех пор эта ОС претерпела ряд существенных изменений и сейчас является самой распространенной ОС в мире.

Каждая последующая модификация (Win95 OSR2, Win98, WinMe, WinXP, WinVista) системы приводила к переходу на качественно новый уровень, с поддержкой большего количества устройств и значительным расширением возможностей. В настоящее время эта универсальная, многозадачная, сетевая ОС обеспечивает работоспособность всех информационных систем, основанных на IBM-совместимых персональных компьютерах.

В процессе усовершенствований этой ОС из ряда Windows выделилась еще одна последовательность операционных систем под общим названием Windows NT. Эти ОС можно рассматривать как профессиональные версии соответствующей модификации Windows. Как правило, в них отсутствует ряд недостатков, характерных для основной системы, но ценой утраты некоторых пользовательских достоинств. За счет этого системы серии NT более устойчивы и работоспособны. Они применяются в сферах, где существуют повышенные требования к устойчивости ОС, например в банках, или сферах управления.

5.6.2. Функции операционных систем

Как уже отмечалось, ОС создаются для управления всеми ресурсами вычислительной системы, при этом они должны выполнять ряд функций: обслуживание файловой системы; обеспечение взаимодействия программ-

221

ного, аппаратного оборудования и пользователя.

Функции «обслуживание файловой системы» обеспечивают:

–навигацию по файловой системе (переход из одного каталога в

другой);

–создание файлов и каталогов;

–копирование файлов и каталогов;

–поиск файлов;

открытие файлов данных и исполнение программных файлов.

Программно-аппаратный интерфейс предназначен для взаимодей-

ствия между программами и оборудованием. ОС выступает в данном случае посредником – она перехватывает обращения программ к физическим устройствам и перенаправляет эти обращения к драйверам устройств.

Аппаратно-программный интерфейс необходим в случае установ-

ки на компьютер нового устройства, когда ОС позволяет обеспечить его согласование с другими устройствами и программами, ранее установленными на компьютере.

Программно-программный интерфейс позволяет совместную рабо-

ту программам, выполненными разными разработчиками. Он отслеживает обмен данными между различными программами.

Интерфейс пользователя обеспечивает интерпретацию программному и аппаратному оборудованию действий пользователя. С другой стороны, он управляет выдачей информации от компьютера пользователю.

Функция ОС «управление заданиями» обеспечивает одновременное выполнение нескольких приложений. Такая необходимость возникает, например, при работе пользователя в текстовом процессоре с одновременным просмотром TV программ в маленьком окне поверх текста. Все современные ОС обладают многозадачностью.

Потребность в управлении памятью возникает при запуске программы (или нескольких программ одновременно), размеры которой больше размеров оперативной памяти компьютера. В этом случае ОС создает на жестком диске специальный файл, называемый «виртуальной памятью».

Объем такого файла значительно больше объема оперативной памяти. При возникновении ситуации нехватки оперативной памяти все данные поступают в виртуальную память, откуда порциями помещаются в оперативную память для обработки. Такой прием очень эффективен и позволяет запуск и работу сложных «тяжелых» программ, однако в результате этого процесса резко снижается общее быстродействие компьютерной системы. Именно поэтому увеличение оперативной памяти намного повышает быстродействие компьютера.

5.6.3. Оболочки операционных систем

К базовому программному обеспечению относят и оболочки операционных систем. Оболочки возникли как самостоятельные программы,

222