Устройства для соединения компьютеров в сеть

Модем – устройство для подключения к сети.

Сетевая карта. Сетевая карта имеет свой уникальный адрес, который однознач­но определяет адрес локального компьютера в сети.

 

ВВВВВВВВВВВ

1. Системное программное обеспечение. Базовое программное обеспечение

 

Системное ПО:

*Базовое ПО

*Операционные системы (файловые системы, драйверы устройств)

*Служебные программы (Утилиты, антивирусные стредства, редакторы, отладчики, диагностическиеВ

программы, архиваторы)

Основу системного ПО составляют программы, входящие в опе­рационные системы (ОС) компьютеров. Задача таких программ — управление работой всех устройств компьютерной системы и орга­низация взаимодействия отдельных процессов, протекающих в компьютере во время выполнения программ. Вся совокупность программ, образующих ту программную сре­ду, в которой работает компьютер и называется системным программ­ным обеспечением.

Базовое ПО, или BIOS (Basic Input/Output System — базовая система ввода/вывода)., представляет программа, которая отвечает за управление всеми компонентами, установленными на материнской плате.

Функции:

*поддержка функций РІРІРѕРґР°-вывода Р·Р° счет предоставления РћРЎ интерфейса для взаимодействия СЃВ

аппаратурой.

*процедура тестирования (POST — Power On Self Test) всего установленного на материнской плате оборудования (за исключением дополнительных плат расширения), проводимая после каждого включения компьютера.

*загрузка ОС.

*управление потребляемой мощностью

*включения и выключения источника питания в соответствии со спецификацией ACPI.

Физически BIOS находится в энергонезависимой перепрограммируемой флэш-памяти, которая вставляется в специальную колодку на материнской плате

 

1. Операционные системы. Назначение операционной системы. Р’РёРґС‹ операционных системВ

 

Программа, скрывающая истину об аппаратном обеспечении и представляющая простой список файлов, которые можно читать и записывать, называется операционной системой.

Операционные системы выполняют две основные функции - расширение возможностей машины и управление ее ресурсами. С точки зрения пользователя ОС выполняет функцию виртуальной машины, с которой проще и легче работать, чем непосредственно с аппаратным обеспечением, составляющим реальный компьютер. А для программ ОС предоставляет ряд возможностей, которые они могут использовать с помощью специальных команд, называемых системными вызовами.

Концепция, рассматривающая ОС прежде всего как удобный интерфейс пользователя, — это взгляд сверху вниз. Альтернативный взгляд снизу вверх дает представление об ОС как о механизме управления всеми частями компьютера.

Р’РёРґС‹:

На самом верхнем уровне находятсяОС для мэйнфреймов. Операционные системы для мэйнфреймов в основном ориентированы на обработку множества одновременных заданий, большинству из которых требуется огромное количество операций ввода-вывода. Примером операционной системы для мэйнфрейма является OS/390.

Уровнем ниже находятсясерверные ОС. Эти ОС одновременно обслуживают множество пользователей и позволяют им делить между собой программно-аппаратные ресурсы. Серверы также предоставляют возможность работы с печатающими устройствами, файлами или Internet. UNIX и Windows 2000 являются типичными серверными ОС. Также Linux.

Следующую категорию составляют ОС для персональных компьютеров.Их работа заключается в предоставлении удобного интерфейса для одного пользователя. Основными ОС в этой категории являются операционные системы платформы Windows, Linux и операционная система компьютера Macintosh.

Еще один вид ОС — это системы реального времени. Главным параметром таких систем является время.

Встроенные операционные системы используются в карманных компьютерах и бытовой технике.

Самые маленькие операционные системы работают на смарт-картах, представляющих собой устройство размером с кредитную карту и содержащих центральный процессор.

 

1. Базовые понятия операционных систем. Процессы Рё потокиВВВВВВВ

 

Для операционных систем существует набор базовых понятий, таких как процессы, память и файлы, которые являются самыми важными для понимания общей идеи построения и функционирования ОС.

Ключевое понятие ОС — процесс. Процессом называют программу в момент ее выполнения.

РЎ каждым процессом связывается его адресное пространство — СЃРїРёСЃРѕРє адресов РІ памяти РѕС‚ некоторогоВ

минимума до некоторого максимума. По этим адресам процесс может занести информацию и прочесть ее. Адресное пространство содержит саму программу, данные к ней и ее стек. Со всяким процессом

связывается некий набор регистров, включая счетчик команд, указатель стека и другие аппаратные ресурсы, а также вся информация, необходимая для запуска программы. Во многих ОС

вся информация о каждом процессе хранится в таблице операционной системы. Эта таблица называется таблицей процессов и представляет собой связанный список структур, по одной на каждый существующий в данный момент процесс.

В каждом компьютере есть оперативная память, используемая для хранения исполняемых программ. Более сложные системы позволяют одновременно хранить в памяти несколько программ. Для того чтобы они не мешали друг другу, необходим защитный механизм. Этот механизм управляется

операционной системой.

Другой важный, связанный с памятью вопрос — управление адресным пространством процессов.

Что произойдет, если адресное пространство процесса окажется больше, чем ОЗУ компьютера, а

процесс захочет использовать его целиком? В этом случае используется метод, называемый виртуальной памятью, при котором ОС хранит часть адресов в оперативной памяти, а часть на диске и меняет их местами при необходимости.

Файловая система - еще РѕРґРЅРѕ базовое понятие, поддерживаемое виртуально всеми РћРЎ. Как было установлено, РѕСЃРЅРѕРІРЅРѕР№ функцией операционной системы является маскирование особенностейВ

работы дисков и других устройств и предоставление пользователю понятной и удобной абстрактной модели независимых от устройств файлов. Системные вызовы необходимы для создания, удаления, чтения или записи файлов. Перед тем как прочитать файл, его нужно разместить на диске и открыть, а после прочтения его нужно закрыть. Все эти функции осуществляют системные вызовы.

В модели процесса все функционирующее на компьютере ПО организовано в виде набора последовательных процессов, или просто процессов. Процессом является выполняемая программа вместе с текущими значениями счетчика команд, регистров и переменных. Переключение с процесса на процесс называется многозадачностью или мультипрограммированием.

Нижний уровень ОС — это планировщик — небольшая программа. На верхних уровнях расположены процессы. Обработка прерываний и процедуры, связанные с остановкой и запуском процессов, выполняются планировщиком.

Модель процесса базируется РЅР° РґРІСѓС… независимых концепциях:группировании ресурсов Рё выполнении программы. РљРѕРіРґР° РёС… разделяют, появляется понятие потока. РЎ РѕРґРЅРѕР№ стороны, процесс можно рассматривать как СЃРїРѕСЃРѕР± объединения родственных ресурсов РІ РѕРґРЅСѓ РіСЂСѓРїРїСѓ. РЎ РґСЂСѓРіРѕР№ стороны, процесс можно рассматривать как поток исполняемых команд. Хотя поток протекает внутри процесса,В

следует различать концепции потока и процесса. Процессы используются для группирования ресурсов, а потоки являются объектами, поочередно исполняющимися на ЦП. Термин многопотонность также

используется для описания использования нескольких потоков в одном процессе.

Зачем нужны потоки:

*Схему программы можно существенно упростить, если разбить приложение на несколько последовательных потоков, запущенных в квазипараллельном режиме.

*Легкость их создания и уничтожения, так как с потоком не связаны никакие ресурсы.

*производительность.

 

1. Управление памятью. Ввод-вывод

Часть операционной системы, отвечающая за управление памятью, называется модулем управления памятью или менеджером памяти. Менеджер следит за тем, какая часть памяти используется в данный

момент, выделяет память процессам и по их завершении освобождает ресурсы, управляет обменом данных между ОЗУ и диском.

Системы управления памятью делят на два класса. К первому классу относятся системы, перемещающие процессы между оперативной памятью и диском во время их выполнения. Ко второму те, которые этого не делают.

Фиксированная память: Самая простая схема управления памятью - однозадачная система без подкачки на диск — заключается в том, что в каждый момент времени работает только одна программа, и память разделяется между программами и операционной системой.

 

Подкачка на диск: Существуют два основных способа управления памятью, зависящие частично от доступного аппаратного обеспечения. Самая простая стратегия, называемая свопингом (swapping) или подкачкой, состоит в том, что каждый процесс полностью переносится в память, работает некоторое время и затем целиком возвращается на диск. Другая стратегия, носящая название виртуальной памяти, позволяет программам работать даже тогда, когда они только частично находятся в оперативной памяти.

 

Устройства ввода-вывода можно разделить на две категории: блочные устройства и символьные устройства.

Блочные устройства хранят информацию в виде блоков фиксированного размера, причем

у каждого блока имеется свой адрес. Важное свойство блочного устройства состоит в том, что каждый его блок может быть прочитан независимо от остальных блоков. Наиболее распространенными блочными устройствами являются диски.

Символьное устройство принимает или предоставляет поток неструктурированных символов. РћРЅРѕ РЅРµ является адресуемым Рё РЅРµ выполняет операцию РїРѕРёСЃРєР°. Принтеры, сетевые адаптеры, мыши РёВ

большинство других устройств, не похожих на диски, можно считать символьными устройствами.

 

Устройства РІРІРѕРґР°-вывода обычно состоят РёР· механической Рё электронной частей. Механический компонент находится РІ самом устройстве. Электронный компонент устройства называетсяВ

контроллером или адаптером. В современных компьютерах контроллеры встраиваются в материнскую плату или располагаются на самом устройстве ввода-вывода.

Работа контроллера заключается РІ конвертировании последовательного потока битов РІ блок байтов Рё коррекцию ошибок.

Ключевая концепция разработки ПО ввода-вывода формулируется как независимость от устройств. Эта концепция означает возможность написания программ, способных получать доступ к любому устройству ввода-вывода без предварительного указания конкретного устройства.

Принцип единообразного именования. Имя файла или устройства должно быть просто текстовой строкой или целым числом. Оно никак не должно зависеть от физического устройства.

Обработка ошибок. Ошибки должны обрабатываться как можно ближе к аппаратуре.

Одним из ключевых вопросов является способ переноса данных — синхронный(блокирующий) или асинхронный (управляемый прерываниями).

Еще одним аспектом ПО ввода-вывода является буферизация.

Понятие выделенных устройств и устройств коллективного использования.ОС должна уметь управлять как устройствами общего доступа, так и выделенными устройствами.

Три различных способа осуществления операций ввода-вывода:

*программный ввод-вывод. (всю работу выполняет центральный процессор.)

*управляемый прерываниями ввод-вывод. (ЦП начинает передачу ввода-вывода для символа или слова, после чего переключается на другой процесс, пока прерывание от устройства не сообщит ему об окончании операции ввода-вывода.)

*РїСЂСЏРјРѕР№ доступ Рє памяти. (РїСЂРё котором отдельная микросхема управляет переносом целогоВ

блока данных и инициирует прерывание только после окончания операции переноса блока.)

 

1. Служебные программы. Утилиты. Драйверы устройств.В

Служебные программы (утилиты) - это программы, используемые при работе или техническом обслуживании компьютера для выполнения вспомогательных функций, таких как работа с файлами и

каталогами, диагностирование аппаратуры, просмотр и конвертация файлов, оптимизация дискового пространства, восстановление поврежденной информации, антивирусные средства (раздел 8.4.) и

РґСЂСѓРіРёРµ.

 

Разделы:

Файловые менеджеры (FAR Manager, Total Commander, Frigate)

Сжатие информации (WinZip, WinRAR, WinAce)

Программы резервирований данных (Handy Backup, BackUp)

Программы записи компакт-дисков (Nero, Roxio Easy Media Creator, CopyToDVD)

Программы просмотра и конвертации (Adobe Reader, PDF2Word, MegaView)

Программы сравнения файлов (Compare Suite, ImageDupeless)

 

Программа управления каждым устройством ввода-вывода, подключенным к компьютеру, называется драйвером устройства.

 

Операционная система обычно классифицирует драйверы по нескольким категориям в соответствии с типами обслуживаемых ими устройств.

Блочные устройства хранят информацию в виде блоков фиксированного размера, причем

у каждого блока имеется свой адрес. Важное свойство блочного устройства состоит в том, что каждый его блок может быть прочитан независимо от остальных блоков. Наиболее распространенными блочными устройствами являются диски.

Символьное устройство принимает или предоставляет поток неструктурированных символов. РћРЅРѕ РЅРµ является адресуемым Рё РЅРµ выполняет операцию РїРѕРёСЃРєР°. Принтеры, сетевые адаптеры, мыши РёВ

большинство других устройств, не похожих на диски, можно считать символьными устройствами.

 

Драйвер устройства выполняет несколько функций:

1) обработку абстрактных запросов чтения Рё записиВ

независимого РѕС‚ устройств Рё расположенного над РЅРёРјРё программногоВ

обеспечения;

2) инициализацию устройства;

3) управление энергопотреблением устройства и регистрацией

событий;

4) проверку входных параметров.

5) проверку использования устройства в данный момент.

 

1. Файловые системыВВВВВВВВВВ

 

Определенный участок диска, занятый информацией, имеющей собственное имя, называетсяфайлом.

Часть ОС, работающая с файлами и обеспечивающая хранение данных на дисках и доступ к ним, называется файловой системой.

Одной из важнейших характеристик ОС, помимо управления памятью, ресурсами компьютера и задачами, является поддержка файловой системы — основного хранилища системной и пользовательской информации.

Чтобы объединить файлы в группу нужно дерево каталогов.Для указания используются два

различных метода. Абсолютное имя пути(состоящее из имен всех каталогов от корневого до того,

в котором содержится файл, и имени самого файла), относительное имя пути (Оно используется

вместе с понятием текущего каталога.)

В ФС существует минимальная единица информации — кластер, размер которого является нижним пределом размера записываемой на носитель информации в рамках ФС. Не следует путать понятие кластера с понятием сектора, который является минимальной единицей информации со стороны аппаратного обеспечения.

От ФС требуется четкое выполнение следующих действий:

• определение физического расположения частей файла;

• определение наличия свободного места и выделение его для вновь создаваемых файлов.

Важный параметр - размер кластера. Больший размер кластера гарантирует более высокую производительность за счет уменьшения самой ФС.

 

1. Рассмотрение конкретных операционных систем

 

ОС UNIX предназначена для опытных программистов. Это мощная и гибкая система. Она характеризуется небольшим количеством базовых элементов, которые можно комбинировать бесконечным числом способов, чтобы приспособить их для конкретного приложения.

Операционную систему UNIX можно рассматривать в виде пирамиды. У основания пирамиды располагается аппаратное обеспечение, состоящее из ЦП, памяти, дисков, терминалов и других устройств. На аппаратном обеспечении работает система UNIX. Ее функция заключается в управлении аппаратным обеспечением и предоставлении всем программам системных вызовов. Эти системные вызовы позволяют программам создавать процессы, файлы и прочие ресурсы и управлять ими.

Программы обращаются к системным вызовам, помещая аргументы в регистры ЦП и выполняя команды прерывания для переключения из пользовательского режима в режим ядра и передачи

управления операционной системе UNIX.

Помимо ОС и библиотеки системных вызовов, все версии UNIX содержат большое количество стандартных программ.

Таким образом, существует 3 интерфейса в ОС UNIX: интерфейс системных вызовов, интерфейс библиотечных функций и интерфейс, образованный набором стандартных обслуживающих программ.

 

Операционные системы корпорации Microsoft можно разделить на три семейства: MS-DOS, Consumer Windows (Windows 95/98/Мe) и Windows NT.

MS-DOS - система реального режима с командной строкой.

Далее был добавлен графический интерфейс, который назвали Windows. После выходили Windows 95/98/Мe которые были основаны на MS-DOS и содержали много ее ограничений. Они все были 32 разрядные, но не полностью. С кучками 16 разрядного ассемблерного кода и файловой системой от MS-DOS.

Windows NT была полностью 32 разрядна. В последствии выходили новые версии. Успешной была Windows 2000. Каждый процесс имеет свое собственное 32-разрядное виртуальное адресное пространство. ОС работает в режиме ядра, тогда как процессы пользователя работают в пользовательском режиме, что обеспечивает полноценную защиту.

При создании этой системы корпорация Microsoft сохранила все полезные свойства Windows 98: технологию plug-and-play, простой и понятный пользовательский интерфейс, широкие возможности

управления, и даже улучшила их.

В Windows 2000 встроена сертификация драйверов, что гарантирует использование требуемых драйверов и уменьшает риск сбоя оборудования из-за аппаратных конфликтов, а также специальная программа, Microsoft Installer, которая помогает правильно устанавливать, настраивать, сопровождать, обновлять и удалять программы, снижая риск ошибок пользователя и возможность снижения производительности.

Все операции с файлами и папками, как и в ОС Windows 98, выполняются с помощью системы окон.

Microsoft Windows XP – более новая версия РћРЎ.Р’ ней появились новые средства обеспеченияВ

безопасности, в частности встроенный в ОС брандмауэр подключения к Internet . Кроме того, в состав ОС входит Internet Explorer 6.

В состав семейства операционных систем Windows XP входят:

• Windows XP Home Edition — операционная система, предназначенная в основном для домашних пользователей;

• Windows XP Professional — операционная система, предназначенная в основном для установки на рабочих станциях корпоративных пользователей;

• Windows XP 64-Bit Edition — 64-разрядная ОС, предназначенная для применения на компьютерах с большим объемом оперативной памяти и процессором семейства Intel Itanium, используемых для задач, требующих больших объемов вычислений и обработки больших объемов данных;

• Windows.NET Server — серверная операционная система, является дальнейшим развитием операционных систем Windows 2000. Основными особенностями семейства РћРЎ Windows.NET ServerВ

является наличие в их составе платформы Windows.NET Framework,а также поддержка Web-сервисов XML.

 

1. Классификация прикладного программного обеспечения. Прикладное программное обеспечение общего и специального назначения.

 

ППО, классифицируя по назначению, можно разделить на прикладные программы общего назначения и прикладные программы специального назначения.

Прикладное программное обеспечение общего назначения используется для решения наиболее общих задач информационного характера в любой сфере человеческой деятельности. Оно объединяет в себе

широко используемые программы большинством пользователей персональных компьютеров, например, текстовые редакторы, электронные таблицы, графические системы, игры, развлечения.

 

Программы, обрабатывающие тексты. К ним относятся текстовые редакторы, текстовые процессоры.

Электронные таблицы.(Основное назначение электронных таблиц - обработка различных типов данных, представляющихся в табличной форме, основное преимущество-ячей­ки могут быть функционально зависимы.)

Системы управления базами данных (СУБД).Программы этого позволяют работать с большими объемами структурированных данных — базами данных (как правило, это табличные структуры). В функции СУБД входит: описание данных, доступ к данным, поиск, отбор данных по определенным критериям.

Графические системы. Это программы, предназначенные для работы с графическими изображениями. К ним относятся редакторы растровой и векторной графики, программы обработки трехмерной

графики (ЗD-редакторы).

Интегрированные программные средства. Для со­ вместной работы нескольких программ требуется и унификация фор­ матов обрабатываемых файлов. Такие программные пакеты называ­ ются интегрированными программными средствами. Наиболее распространенный продукт этого класса — пакет MS Office.

Программные средства для решения прикладных математических (статистических) задач. позволяют производить математические рас­ четы: решение уравнений и систем уравнений.