Главная » Мобильная связь » Презентация на тему "системное программное обеспечение". Программное обеспечение ПК. Операционная система Системное программное обеспечение операционная система презентация

Презентация на тему "системное программное обеспечение". Программное обеспечение ПК. Операционная система Системное программное обеспечение операционная система презентация

системное ПО (программы общего пользования),
выполняющие различные вспомогательные
функции, например создание копий используемой
информации, выдачу справочной информации о
компьютере, проверку работоспособности устройств
компьютера и т.д.
прикладное ПО, обеспечивающее выполнение
необходимых работ на ПК: редактирование
текстовых документов, создание рисунков или
картинок, обработка информационных массивов и
т.д.
инструментальное ПО (системы программирования),
обеспечивающее разработку новых программ для
компьютера на языке программирования.

Системное ПО

Это программы общего пользования не связаны с конкретным
применением ПК и выполняют традиционные функции:
планирование и управление задачами, управления вводом
выводом и т.д.
К системному ПО относятся:
операционные системы (эта программа загружается в ОЗУ
при включении компьютера)
программы – оболочки (обеспечивают более удобный и
наглядный способ общения с компьютером, чем с помощью
командной строки DOS, например, Norton Commander)
операционные оболочки – интерфейсные системы, которые
используются для создания графических интерфейсов,
мультипрограммирования и.т.

Драйверы (программы, предназначенные для
управления портами периферийных устройств,
обычно загружаются в оперативную память при
запуске компьютера)
утилиты (вспомогательные или служебные
программы, которые представляют пользователю
ряд дополнительных услуг)
К утилитам относятся:
диспетчеры файлов или файловые менеджеры
средства динамического сжатия данных
(позволяют увеличить количество информации на
диске за счет ее динамического сжатия)

средства просмотра и воспроизведения
средства диагностики; средства контроля позволяют
проверить конфигурацию компьютера и проверить
работоспособность устройств компьютера, прежде
всего жестких дисков
средства коммуникаций (коммуникационные
программы) предназначены для организации обмена
информацией между компьютерами
средства обеспечения компьютерной безопасности
(резервное копирование, антивирусное ПО).

Прикладное ПО

Пакеты прикладных программ – это система
программ, которые по сфере применения
делятся на проблемно – ориентированные,
пакеты общего назначения и интегрированные
пакеты. Современные интегрированные
пакеты содержат до пяти функциональных
компонентов: тестовый и табличный
процессор, СУБД, графический редактор,
телекоммуникационные средства.

Прикладное ПО

К прикладному ПО, например, относятся:
Комплект офисных приложений MS OFFICE
Бухгалтерские системы
Финансовые аналитические системы
Интегрированные пакеты делопроизводства
CAD – системы (системы автоматизированного
проектирования)
Редакторы HTML или Web – редакторы
Браузеры – средства просмотра Web - страниц
Графические редакторы

Инструментальное ПО

Инструментальное ПО или системы
программирования - это системы для
автоматизации разработки новых программ
на языке программирования.
Borland Delphi - предназначен для решения
практически любых задачи прикладного
программирования
Microsoft Visual C++ - это средство позволяет
разрабатывать любые приложения, выполняющиеся в
среде ОС типа Microsoft Windows

Файловые системы

Все современные ОС обеспечивают создание
файловой системы, которая предназначена для
хранения данных на дисках и обеспечения
доступа к ним.
Основные функции файловой системы можно
разделить на две группы:

Файловые системы

Функции для работы с файлами (создание,
удаление, переименование файлов и т.д.)
Функции для работы с данными, которые
хранятся в файлах (запись, чтение, поиск
данных и т.д.)

Файловые системы

К функции обслуживания файловой структуры
относятся следующие операции, происходящие
под управлением операционной системы:
создание файлов и присвоение им имен;
создание каталогов (папок) и присвоение им
имен;
переименование файлов и каталогов
(папок); копирование и перемещение файлов
между дисками компьютера и между каталогами
(папками) одного диска;

Файловые системы

удаление файлов и каталогов (папок);
навигация по файловой структуре с целью
доступа к заданному файлу, каталогу (папке);
управление атрибутами файлов.

Интегрированные системы

Интегрированные пакеты представляют собой
набор нескольких программных продуктов,
объединенных в единый удобный инструмент.
Наиболее развитые из них включают в себя
текстовый редактор, органайзер, электронную
таблицу, СУБД, средства поддержки
электронной почты, программу создания
презентационной графики.

CASE-технологии

CASE (англ. Computer-Aided Software
Engineering) - набор инструментов и методов
программной инженерии для проектирования
программного обеспечения, который помогает
обеспечить высокое качество программ,
отсутствие ошибок и простоту в обслуживании
программных продуктов. Также под CASE
понимают совокупность методов и средств
проектирования информационных систем с
использованием CASE-инструментов.

CASE-технологии

Средства автоматизации разработки
программ (CASE-средства) - инструменты
автоматизации процессов проектирования и
разработки программного обеспечения для
системного аналитика, разработчика ПО и
программиста

CASE-технологии

средства анализа - предназначены для
построения и анализа модели предметной
области;
средства проектирования баз данных;
средства разработки приложений;

CASE-технологии

средства реинжиниринга процессов
(фундаментальное переосмысление и
радикальное перепроектирование бизнеспроцессов для достижения максимального
эффекта производственно-хозяйственной и
финансово-экономической деятельности,
оформленное соответствующими
организационно-распорядительными и
нормативными документами. Реинжиниринг
использует специфические средства
представления и обработки проблемной
информации, понятные как менеджерам, так и
разработчикам информационных систем.);

CASE-технологии

средства планирования и управления
проектом;
средства тестирования;
средства документирования.

ПО: системное/прикладное Системное ПО – комплекс управляющих и обрабатывающих программ, описаний и инструкций, обеспечивающих функционирование вычислительной системы, а также разработку и исполнение программ пользователей. Синоним: «специальное ПО». Прикладное ПО – совокупность программ решения конкретных задач из различных сфер применения ЭВМ. Синоним: «общее ПО».

Операционные системы OS/360, ОС ЕС, RSX, RT11,… Multics, Unix Novell NetWare, IBM OS/2 CP/M, Q-DOS, MS-DOS,… Microsoft Windows …XP, Vista, Seven,… Unix-like, Linux Apple MacOS …, Tiger, X Leopard,… PalmOS, Symbian, … WindRiver VxWorks, … Ghost, gOS Cloud …

Операционные оболочки MS DOS: Command.com NDOS.com (Norton Utilites for DOS v) OS/2: Workplase Shell Windows: Windows GUI Linux: Bourne Again Shell (BASH) TCSH–shell …

Дистрибутивы Linux … Slackware S.U.S.E Suse / OpenSUSE … Gentoo Fregate … Red Hat / Fedora Core Mandrake Mandriva … ASPLinux … Debian GNU/Linux Corel Linux Xandros … Mepis … Lindows Linspire … LiveCD Knoppix Gnoppix, Kurumin… Ubuntu Kubuntu, Edubuntu,… …

Mobile OSs EPOC32 (Psion,1990е) Symbian: –Платформа UIQ До версии 3.0 (Sony Ericsson) Версии 3.1, 3.2 (Motorola c 2007г) –Платформа S60 (от Nokia Series 60, 2001г) Редакция 3 Редакция 5 (проект, для Nokia Tube) Pocket PC Windows Mobile v.6.0/6.1 –Standard –Professional (sensor) OS X iPhone (для iPhone, iPhone 3G, iPod Touch) Linux –MobiLinux –Google Android (для HTC Dream)

Специализированные ОС реального времени: ОС для автомобильной электроники и др. Факты: В среднестатистическом автомобиле установлено порядка 70 микропроцессоров Только система управления двигателем – несколько миллионов строк кода … Проекты: JasPar (Japan Automotive Software Platform and Architecture: Toyota, Honda, Nissan,…) Toyota + Университет Нагойи OSEK (Bosh + BMW, DaimlerChrysler) Microsoft SyncOS (Windows Auto) Wind River VVxWorks GHS Integrity …

Классификации ОС По количеству пользователей –Однопользовательские (MS-DOS, NetWare, Windows,…) –Многопользовательские (UNIX,…) По режимам доступа –Пакетные (OS/360,…) –Интерактивные (Windows, UNIX,…) –Реального времени (QNX, RSX,…) По количеству решаемых задач –Однозадачные (MS-DOS,…) –Многозадачные (Windows, UNIX,…) По разрядности (8,16,32,64,…) …

Что же такое ОС структурно? Вариант 1. Это ядро (минималистская точка зрения) Вариант 2. Это ядро плюс надстраивающая его инфраструктура: комплекс системных утилит и пользовательских приложений, а также средств управления ими (максималистская точка зрения) Вариант 3. Это ядро и комплекс средств, обеспечивающих его функциональность (промежуточная точка зрения)

Структура (модульной) ОС Ядро Стартовые утилиты (средства загрузки образа ядра, управления подключаемыми модулями и инициализации системы) Утилиты поддержки (средства обеспечения базовой функциональности ядра) Пользовательские утилиты Системные библиотеки

Ядро ОС и его функции Ядро (core) обеспечивает взаимодействие системных и пользовательских программ с аппаратурой компьютера: –Распределение процессорного времени между одновременно работающими задачами –Работа с физической и виртуальной памятью –Доступ к данным на уровне файловой системы, управление вводом/выводом –Поддержка сетевых протоколов и устройств –…

Программное обеспечение (ПО, software) - совокупность программ, выполняемых вычислительной системой. Программное обеспечение – неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах. Программное обеспечение (ПО, software) - совокупность программ, выполняемых вычислительной системой. Программное обеспечение – неотъемлемая часть компьютерной системы. Оно является логическим продолжением технических средств. Сфера применения конкретного компьютера определяется созданным для него ПО. Сам по себе компьютер не обладает знаниями ни в одной области применения. Все эти знания сосредоточены в выполняемых на компьютерах программах.

Все программы, работающие на компьютере можно условно разделить на три вида: прикладные программы, непосредственно обеспечивающие выполнение необходимых пользователям работ; прикладные программы системные программы, предназначены для управления работой вычислительной системы, выполняют различные вспомогательные функции, например: системные программы управление ресурсами компьютера; создание копий используемой информации; проверка работоспособности устройств компьютера; выдача справочной информации о компьютере и др.; инструментальные программные системы, облегчающие процесс создания новых программ для компьютера. инструментальные программные системы

Прикладная программа это любая конкретная программа, способствующая решению какой- либо задачи в пределах данной проблемной области. В противоположность этому, операционная система или инструментальное ПО не вносят прямого вклада в удовлетворение конечных потребностей пользователя. Прикладные программы могут использоваться либо автономно, то есть решать поставленную задачу без помощи других программ, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Редакторы документов – это наиболее широко используемый вид прикладных программ. Они позволяют подготавливать документы гораздо быстрее и удобнее, чем с помощью пишущей машинки. Текстовые редакторы могут обеспечивать выполнение разнообразных функций, а именно: Табличные процессоры.Табличные процессоры представляют собой удобное средство для проведения бухгалтерских и статистических расчетов. В каждом пакете имеются сотни встроенных математических функций и алгоритмов статистической обработки данных. Кроме того, имеются мощные средства для связи таблиц между собой, создания и редактирования электронных баз данных. Системы автоматизированного проектирования (САПР) или CAD (англ. Computer-Aided Design) программный пакет, предназначенный для создания чертежей, конструкторской и/или технологической документации и/или 3D моделей. Среди систем малого и среднего класса в мире наиболее популярна система AutoCad фирмы AutoDesk. Отечественный пакет с аналогичными функциями – Компас

Графические редакторы позволяют создавать и редактировать рисунки. В простейших редакторах предоставляются возможности рисования линий, кривых, раскраски областей экрана, создание надписей различными шрифтами и т.д. Большинство редакторов позволяют обрабатывать изображения, полученные с помощью сканеров. Представители графических редакторов – программы Adobe Photoshop, Corel Draw. Системы управления базами данных (СУБД) позволяют управлять большими информационными массивами - базами данных. Программные системы этого вида позволяют обрабатывать на компьютере массивы информации, обеспечивают ввод, поиск, сортировку выборку записей, составление отчетов и т.д. Представители данного класса программ – Microsoft Access, Clipper, Paradox, FoxPro. Интегрированные системы сочетают в себе возможность системы управления базами данных, табличного процессора, текстового редактора, системы деловой графики, а иногда и другие возможности. Как правило, все компоненты интегрированной системы имеют схожий интерфейс, что облегчает обучение работе с ними. Представители интегрированных систем – пакет Microsoft Office и его бесплатный аналог Open Office.

Системные программы выполняются вместе с прикладными и служат для управления ресурсами компьютера центральным процессором, памятью, вводом-выводом. Это программы общего пользования, которые предназначены для всех пользователей компьютера. Системное программное обеспечение разрабатывается так, чтобы компьютер мог эффективно выполнять прикладные программы.

Системного программное обеспечение можно разделить на: Базовое программное обеспечение (base software) минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. В базовое программное обеспечение входят: операционная система; операционные оболочки (текстовые и графические);сетевая операционная система. Сервисное программное обеспечение программы и программные комплексы, которые расширяют возможности базового программного обеспечения и организуют более удобную среду работы пользователя – утилиты.

Операционная система это комплекс взаимосвязанных системных программ, назначение которого организовать взаимодействие пользователя с компьютером и выполнение всех других программ. Операционную систему можно назвать программным продолжением устройства управления компьютера. Операционная система скрывает от пользователя сложные ненужные подробности взаимодействия с аппаратурой, образуя прослойку между ними. В результате этого люди освобождаются от очень трудоёмкой работы по организации взаимодействия с аппаратурой компьютера. Кроме того, именно ОС обеспечивает возможность индивидуальной настройки компьютера: ОС определяет, из каких компонентов собран компьютер, на котором она установлена, и настраивает сама себя для работы именно с этими компонентами. Оболочки это программы, созданные для упрощения работы со сложными программными системами, такими, например, как DOS. Они преобразуют неудобный командный пользовательский интерфейс в дружественный графический интерфейс или интерфейс типа "меню". Оболочки предоставляют пользователю удобный доступ к файлам и обширные сервисные услуги. Сетевые операционные системы комплекс программ, обеспечивающий обработку, передачу и хранение данных в сети. Сетевая ОС предоставляет пользователям различные виды сетевых служб (управление файлами, электронная почта, процессы управления сетью и др.), поддерживает работу в абонентских системах.

Утилиты (лат. utilitas польза) - либо расширяют и дополняют соответствующие возможности операционной системы, либо решают самостоятельные важные задачи. Кратко опишем некоторые разновидности утилит: программы контроля, тестирования и диагностики программы-упаковщики (архиваторы) программы-драйверы антивирусные программы программы для создания резервных копий информации программы для управления памятью программы оптимизации и контроля качества дискового пространства;программы оптимизации и контроля качества дискового пространства; коммуникационные программы и др.

Программы контроля, тестирования и диагностики, которые используются для проверки правильности функционирования устройств компьютера и для обнаружения неисправностей в процессе эксплуатации; указывают причину и место неисправности; программы-драйверы, которые расширяют возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода, оперативной памятью и т.д.; с помощью драйверов возможно подключение к компьютеру новых устройств или нестандартное использование имеющихся; программы-упаковщики (архиваторы), которые позволяют за счет применения специальных алгоритмов упаковки информации сжимать информацию на дисках, т.е. создавать копии файлов меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл. Применение программ-архиваторов очень полезно при создании архива файлов, так как в большинстве случаев значительно удобнее их хранить, предварительно сжав программами-архиваторами. Представители данных программ –WinRar и WinZip.

Антивирусные программы, предназначенные для предотвращения заражения компьютерными вирусами и ликвидации последствий заражения вирусами; Представители антивирусного семейства программ – Kaspersky Antivirus, DrWeb, Norton Antivirus. программы для создания резервных копий информации позволяют периодически копировать важную информацию, находящуюся на жестком диске компьютера, на дополнительные носители. Представители программ резервного копирования – APBackUp, Acronis True Image программы оптимизации и контроля качества дискового пространства; коммуникационные программы, предназначены для организации обмена информацией между компьютерами. Это программы позволяют удобно пересылать файлы с одного компьютера на другой при соединении кабелем их последовательных портов. Другой вид таких программ обеспечивает возможность связи компьютеров по телефонной сети (при наличии модема). Они дают возможность посылать и принимать телефаксные сообщения. Представители коммуникационных программ – Venta Fax, Cute FTP. программы для управления памятью, обеспечивающие более гибкое использование оперативной памяти;

Инструментальные программные средства это программы, которые используются в ходе разработки, корректировки или развития других прикладных или системных программ. Инструментальные программные средства могут оказать помощь на всех стадиях разработки ПО. По своему назначению они близки системам программирования.системам программирования.

Система программирования это система для разработки новых программ на конкретном языке программирования. Современные системы программирования обычно предоставляют пользователям мощные и удобные средства разработки программ. В них входят: компилятор или интерпретатор;компилятор или интерпретатор интегрированная среда разработки; средства создания и редактирования текстов программ; обширные библиотеки стандартных программ и функций; отладочные программы, т.е. программы, помогающие находить и устранять ошибки в программе; мощные графические библиотеки; утилиты для работы с библиотеками встроенная справочная служба; другие специфические особенности.

Транслятор (англ. translator переводчик) это программа-переводчик. Она преобразует программу, написанную на одном из языков высокого уровня, в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов. С точки зрения выполнения работы компилятор и интерпретатор существенно различаются. Компилятор (англ. compiler составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. Интерпретатор (англ. interpreter истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. После того, как программа откомпилирована, ни сама исходная программа, ни компилятор более не нужны. В то же время программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном запуске программы. Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять. Популярные системы программирования – Turbo Basic, Quick Basic, Turbo Pascal, Turbo C. Borland C++, Borland Delphi и др

Сегодня большинство систем плавно перетекают в Web. Всемирная паутина затягивает все больше и больше приложений. Базы данных приобретают Web-интерфейсы пользователей, взамен имеющихся ранее настольных приложений. В конечном итоге, стоит ожидать, что конечному пользователю будет нужен лишь веб-браузер, чтобы иметь возможность удовлетворять все возможные потребности в программном обеспечении. В данном случае пользователю все равно, какая операционная система управляет локальным компьютером, главное - надежность и производительность сервера. (Например, пакет Microsoft Office может быть установлен на удаленных серверах, а не на системах конечных пользователей, но запуск приложений при этом будет происходить не менее быстро, чем на локальных ПК). Таким образом, все программы получат возможность как локального исполнения, так и дистанционного запуска через Web.

Слайд 2

Организация памяти

Физическая память, к которой процессор имеет доступ по шине адреса называется оперативной памятью (или оперативным запоминающим устройством - ОЗУ). ОЗУ организовано как последовательность ячеек - байтов. Каждому байту соответствует свой уникальный адрес (его номер), называемый физическим. Диапазон значений физических адресов зависит от разрядности шины адреса процессора. Для 80486 и Pentium он находится в пределах от 0 до 232 – 1 (4 Гбайт). Для процессоров PentiumPro/II/III/IV этот диапазон шире - от 0 до 236 – 1 (64 Гбайт). Процессор 8086 имел 1 Мбайт памяти при двадцатиразрядной шине адреса – от 0 до 220– 1.

Слайд 3

Процессор аппаратно поддерживает две модели использования оперативной памяти: В сегментированной модели программе выделяются непрерывные области памяти (сегменты), а сама программа может обращаться только к данным, которые находятся в этих сегментах Страничную модель можно рассматривать как надстройку над сегментированной моделью. Основное применение этой модели связано с организацией виртуальной памяти, что позволяет операционной системе использовать для работы программ пространство памяти большее, чем объем физической памяти за счет объединения в единое адресное пространство оперативной и внешней памяти

Слайд 4

Кстати, другое название физического адреса - линейный адрес. Подобная двойственность в названии как раз обусловлена наличием страничной модели организации оперативной памяти. Эти названия являются синонимами только при отключении страничного преобразования адреса (в реальном режиме страничная адресация всегда отключена). В страничной модели линейный и физический адреса имеют разные значения. Механизм управления памятью является полностью аппаратным и позволяет обеспечить: компактность хранения адреса в машинной команде гибкость механизма адресации защиту адресных пространств задач в многозадачной системе поддержку виртуальной памяти

Слайд 5

В семействе процессоров 80х86 выбор метода обращения к памяти определяется режимом работы процессора. В реальном режиме процессор может обращаться только к первому мегабайту памяти, адреса которого находятся в диапазоне от 00000 до FFFFF в шестнадцатеричном выражении. При этом процессор работает в однопрограммном режиме (т.е. в заданный момент времени он может выполнять только одну программу). Однако при этом он может в любой момент прервать ее выполнение и переключиться на процедуру обработки прерывания, поступившего от одного из периферийных устройств. Любой программе, которую выполняет в этот момент процессор, разрешен доступ без ограничения к любым областям памяти, находящимся в пределах первого мегабайта: к ОЗУ - по чтению и записи, а к ПЗУ, понятно, только по чтению. Реальный режим работы процессора используется в операционной системе MS DOS, а также в системах Windows 95 и 98 при загрузке в режиме эмуляции MS DOS.

Слайд 6

В защищенном режиме процессор может одновременно выполнять несколько программ. При этом каждому процессу (т.е. выполняющейся программе) может быть назначено до 4 Гбайт оперативной памяти. Чтобы предотвратить взаимное влияние выполняющихся программ друг на друга им выделяются изолированные участки памяти. В защищенном режиме работают такие ОС, как MS Windows и Linux. В виртуальном режиме адресации процессора 8086, последний на самом деле работает в защищенном режиме. Для каждой задачи создается собственная виртуальная машина, которой выделяется изолированная область памяти размером 1 Мбайт, и полностью эмулируется работа процессора 80x86 в реальном режиме адресации. Например, в операционных системах Windows 2000 и ХР виртуальная машина процессора 8086 создается каждый раз при запуске пользователем окна командного интерпретатора (сеанса MS DOS).

Слайд 7

Реальный режим адресации Отличительные черты механизма адресации физической памяти в реальном режиме следующие: Диапазон изменения физического адреса - от 0 до 1 Мбайт, поскольку при адресации используется только 20 младших разрядов шины адреса Максимальный размер памяти, адресуемой с помощью 16–разрядных регистров - 64 Кбайт Для обращения к конкретному физическому адресу во всей доступной оперативной памяти используется сегментация памяти, т.е. разбиение доступного адресного пространства на сегменты размером 64 Кбайт и использование вместо физического логического адреса в форме:, т.е. комбинации адреса начала сегмента и смещение внутри сегмента 16–разрядный адрес начала сегмента помещается в один из шести сегментных регистров (CS, DS, ES, SS, FS или GS) Программы непосредственно оперируют только 16–разрядным смещением, указанным относительно начала сегмента

Слайд 8

Младшая шестнадцатеричная цифра в адресе каждого сегмента равна нулю, т.е. адрес любого сегмента всегда будет кратен 16 байтами границы сегментов располагаются через каждые 16 байт физических адресов. Каждый из этих 16–байтовых фрагментов называется параграфом.

Слайд 9

Адреса, заданные в программах в форме "сегмент–смещение", автоматически преобразуются процессором в 20–разрядные линейные адреса в процессе выполнения команды по следующей схеме:

Слайд 10

Пример: байт, заданный в форме "сегмент–смещение": 8000:0250в шестнадцатиричной транскрипции. Логический адрес: 8000:0250 –––––––––––––––––––––––––––––– Сегмент: 80000 + Смещение: 0250 ––––––––––––––––––––––––––––– Физический адрес: 80250 В типичной программе, написанной для процессоров семейства 80x86, как правило, есть три сегмента: кода, данных и стека. При запуске программы их базовые сегментные адреса загружаются в регистры CS, DS и SS, соответственно. В трех оставшихся регистрах ES, FS и GS программа может хранить указатели на дополнительные сегменты.

Слайд 11

Недостатки такой организации памяти: сегменты бесконтрольно размещаются с любого адреса, кратного 16 (так как содержимое сегментного регистра аппаратно смещается на 4 разряда), и, как следствие, программа может обращаться по любым адресам, в том числе и реально не существующим сегменты имеют максимальный размер 64 Кбайт сегменты могут перекрываться другими сегментами

Слайд 12

Защищенный режим адресации При работе в защишенном режиме каждой программе может быть выделен блок памяти размером до 4 Гбайт, адреса которого в шестнадцатеричном представлении могут меняться от 00000000 до FFFFFFFF. При этом говорят, что программе выделяется линейное адресное пространство (linear address space). В защишенномрежиме в сегментных регистрах (CS, DS, SS, ES, FS, GS) хранятся не 16–разрядные базовые адреса сегментов, а селекторы–указатели на дескрипторы сегмента (segment descriptor), расположенные в одной из системных таблиц дескрипторов (descriptor table). По информации, находящейся в дескрипторе, операционная система определяет линейные адреса сегментов программы. Существует две разновидности таблиц: GlobalDescriptorTable (глобальная таблица дескрипторов) и LocalDescriptorTables (локальные таблицы дескрипторов).

Слайд 13

Структура селектора дескриптора сегмента: Дескриптор состоит из 8 байт, в которые входят базовый адрес сегмента, размер и другая информация:

Слайд 14

Дескриптор 0 является запрещенным - его можно безопасно загрузить в сегментный регистр, чтобы обозначить, что сегментный регистр в данный момент недоступен, но при попытке его использовать вырабатывается прерывание. В типичной программе, написанной для защишенного режима, как правило, есть три сегмента: кода, данных и стека, информация о которых хранится в трех перечисленных ниже сегментных регистрах. В регистре CS хранится указатель на дескриптор сегмента кода программы В регистре DS хранится указатель на дескриптор сегмента данных программы В регистре SS хранится указатель на дескриптор сегмента стека программы

Слайд 15

Преобразование пары селектор–смещение в физический адрес осуществляется по следующей схеме: Если разбиение на страницы блокировано (с помощью бита в глобальном управляющем регистре), линейный адрес интерпретируется как физический адрес и посылается в память для чтения или записи. С другой стороны, если доступна страничная подкачка, линейный адрес интерпретируется как виртуальный адрес и отображается на физический адрес с помощью таблицы страниц.

Слайд 16

В защищенном режиме аппаратно поддерживаются модели памяти: FlatModel (плоская, сплошная или линейная модель) – организация памяти, при которой все сегменты отображаются на единственную область линейных адресов. Для этого дескрипторы всех сегментов указывают на один и тот же сегмент памяти, который соответствует всему 32–разрядному физическому адресному пространству компьютера. Для плоской модели должно создаваться, как минимум, два дескриптора, один для ссылок к коду, а другой для ссылок к данным.

Слайд 17

Дескрипторы хранятся в специальной системной таблице, которая называется таблицей глобальных дескрипторов (Global Descriptor Table, или GDT). Для плоской модели каждый дескриптор имеет базовый адрес, равный 0. Значение поля, определяющего границу сегмента, умножается процессором на шестнадцатеричное число 1000. Сегменты могут покрывать весь 4–х гигабайтный диапазон физических адресов, или только те адреса, которые отображаются на физическую память. Если установить границу сегмента в значение 4 гигабайта, механизм сегментации предотвращает генерацию исключений для ссылок к памяти, выходящих за границу сегмента.

Слайд 18

Данная модель позволяет исключить механизм сегментации из архитектуры системы, так как все операции с памятью обращаются к общему пространству памяти. С точки зрения программиста, эта модель наиболее проста в использовании, поскольку для хранения адреса любой переменной или команды достаточно одного 32–разрядного целого числа.

Слайд 19

MultisegmentedModel (многосегментная модель) Для каждой программы выделяется собственная таблица сегментных дескрипторов, которая называется таблицей локальных дескрипторов (Local Descriptor Table, или LDT). При этом появляется возможность для каждого процесса создать собственный набор сегментов, которые никак не пересекаются с сегментами других процессов. В результате каждый сегмент находится в изолированном адресном пространстве.

Слайд 20

На рисунке показано, что каждый элемент таблицы локальных дескрипторов определяет различные сегменты памяти. В каждом дескрипторе сегмента указывается его точная длина. Например, сегмент, начинающийся с адреса 3000, имеет длину 2000 байтов в шестнадцатеричном представлении, поскольку значение поля дескриптора, определяющего границу сегмента, равно 0002, а 0002х1000=2000. По аналогии, длина сегмента, начинающегося с адреса 8000, равна А000. Следует отметить, что Flat Model реализуется как частный случай сегментированной модели, когда программа обращается к сегменту, под который отведено все линейное пространство.

Слайд 21

Paging(cтраничная модель памяти) Эта модель представляет собой форму управления памятью для моделирования большого несегментированного адресного пространства с использованием части дисковой памяти и фрагментированного адресного пространства. Обеспечивает доступ к структурам данных, имеющим размер больше, чем размер доступного объема памяти, сохраняя их частично в оперативной памяти и частично на диске. По этой модели линейное адресное пространство делится на блоки одинакового размера (обычно 4 Кбайт), которые называются страницами (page).

Слайд 22

На рисунке представлен линейный адрес, разделенный на три поля: Каталог, Страница и Смещение. Поле Каталог используется как индекс в страничном каталоге, определяющий расположение указателя на правильную таблицу страниц.

Слайд 23

Затем обрабатывается поле Страница в качестве индекса в таблице страниц с целью найти физический адрес страничного блока. Чтобы получить физический адрес требуемого байта или слова, к адресу страничного блока прибавляется последнее поле Смещение. В результате можно легко сделать так, чтобы суммарный объем оперативной памяти, используемой во всех выполняющихся на компьютере программах, превышал объем реальной памяти компьютера. Именно поэтому страничная организация памяти очень часто называется виртуальной памятью (virtual memory). Работоспособность системы виртуальной памяти обеспечивает специальная программа, являющаяся частью операционной системы, которая называется диспетчером виртуальной памяти (virtual memory manager).

Слайд 24

Страничная организация памяти как нельзя лучше решает проблему нехватки памяти. Дело в том, что перед началом выполнения любая программа должна быть загружена в оперативную память, размер которой, всегда ограничен (например, в силу конструктивных особенностей компьютера или цены модуля памяти). Пользователи компьютера обычно загружают в память сразу несколько программ, чтобы в процессе работы иметь возможность переключаться между ними (например, переходить из одного окна в другое). С другой стороны, объемы дисковой памяти намного превышают объемы оперативной памяти компьютера, да и к тому же эта память намного дешевле. Поэтому за счет привлечения дисковой памяти при использовании страничной организации памяти для пользователя создается впечатление, что он располагает ОЗУ неограниченного объема. Разумеется, что за все нужно платить: скорость доступа к дисковой памяти на несколько порядков ниже, чем к оперативной памяти.

Слайд 25

При выполнении программы, участки ее оперативной памяти (или страницы), которые не используются в данный момент, можно безболезненно сохранить на диске. Говорят, что часть задачи вытеснена (swapped) на диск. В оперативной памяти компьютера имеет смысл сохранять только те страницы, к которым процессор активно обращается, например, выполняет некоторый программный код. Если же процессор должен обратиться к странице памяти, которая в настоящий момент вытеснена на диск, происходит системная ошибка (или прерывание) из–за отсутствия страницы (pagefault). Обработкой этой ошибки занимается диспетчер виртуальной памяти операционной системы, который находит на диске страницу, содержащую нужный код или данные, и загружает ее в свободный участок оперативной памяти.

Слайд 26

С виртуальной памятью тесно связанатема защиты. Pentium поддерживает четыре уровня защиты, где уровень 0 является наиболее привилегированным, а уровень 3 - наименее привилегированным. В каждый момент времени работающая программа находится на определенном уровне Каждый сегмент в системе также имеет свой уровень.

Слайд 27

На уровне 0 находится ядро операционной системы, занимающееся обработкой операций ввода/вывода, управлением памятью и другими первоочередными вопросами. На уровне 1 – обработчик системных вызовов. Пользовательские программы этого уровня могут обращаться к процедурам для выполнения системных вызовов, но только к определенному и защищенному списку процедур. Уровень 2 содержит библиотечные процедуры, возможно, совместно используемые несколькими работающими программами. Пользовательские программы вправе вызывать эти процедуры и читать их данные, но не могут их изменять. И, наконец, пользовательские программы работают на уровне 3, который имеет наименьшую степень защиты.

Посмотреть все слайды

Программное обеспечение (ПО) представляет собой набор специальных программ, позволяющих организовать обработку информации с использование ПК.
Типы программного обеспечения:

Системное ПО

Прикладное ПО

Системы программирования (инструментальное ПО)

Поскольку без ПО функционирование ПК невозможно, оно является неотъемлемой составной частью любого компьютера.

СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Системное ПО - это совокупность программ, обеспечивающих работоспособность компьютера (набор программ, управляющих оперативной памятью, процессором, внешними устройствами и файлами, ведущих диалог с пользователем). Главной частью системного программного обеспечения является операционная система (ОС). У операционной системы много работы: для того, чтобы открыть какую-либо программу, её нужно найти на жестком диске, поместить в оперативную память, найдя там свободное место, «запустить» процессор на выполнение программы, контролировать работу всех устройств во время работы программы и в случае сбоев проводить диагностику и выводить сообщение для пользователя.

Самые распространенные операционные системы:

СИСТЕМНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Интерактивный режим:

ОС выводит на экран приглашение к какому-либо действию. В ответ пользователь отдает определенную команду. Это может быть операция с файлами (копирование, удаление), команда сообщить текущую дату или время и т. д.

Сервисные программы:

Программы обслуживания дисков (копирования, форматирования, «лечения» и т. д.);

Программы сжатия файлов на дисках (архиваторы);

Программы борьбы с компьютерными вирусами.

ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Программы, с помощью которых пользователь может решать свои задачи не прибегая к программированию, называются прикладными программами.

Все пользователи предпочитают иметь набор прикладных программ который нужен практически каждому. Их называют ПРОГРАММЫ ОБЩЕГО ПОЛЬЗОВАНИЯ.

К ним относятся:

К ним относятся:

Текстовые и графические редакторы (можно писать, рисовать);

Системы управления базами данных (СУБД) (различные справочники);

Табличные процессоры позволяющие производить расчеты;

Коммуникационные (сетевые) программы, предназначенные для обмена информацией с другими компьютерами, объединенными в компьютерную сеть.

ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Кроме этого, имеется большое количество прикладных программ специального назначения для профессиональной деятельности. Их часто называют

ПАКЕТАМИ ПРИКЛАДНЫХ ПРОГРАММ.

Это, например:

Бухгалтерские программы,

Системы автоматизированного проектирования,

Обучающие программы по разным предметам,

Программы для работы на различных медицинских

аппаратах (УЗИ и др.).

Инструментальное ПО или системы программирования (СП)

Системы для разработки новых программ на языке программирования. Это инструмент для работы программиста. Каждая СП ориентирована на определенный язык программирования.

Существует множество языков программирования: Паскаль, Фортран, СИ, ассемблер и др. На этих языках программист пишет программы, а с помощью систем программирования заносит их в компьютер, отлаживает, тестирует, исполняет.