Программное обеспечение компьютера системное ppt. Системное по

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

Программное обеспечение (software) – это набор команд, управляющих работой компьютера. Без программного обеспечения компьютер не сможет выполнять задачи, которые мы обычно связываем с компьютерами. Функции программного обеспечения следующие: управлять компьютерными ресурсами организации; обеспечивать пользователя всеми инструментами, необходимыми для извлечения пользы из этих ресурсов; выполнять роль посредника между организациями и хранимой информацией. Выбор соответствующего потребностям организации программного обеспечения – одна из ключевых задач управляющего персонала. .

3 слайд

Описание слайда:

4 слайд

Описание слайда:

Системное обеспечение - это комплекс программ, которые обеспечивают управление компонентами компьютерной системы. Системное программное обеспечение включает в себя: операционные системы, сетевое ПО, командно-файловые процессоры (оболочки), языки программирования, сервисные программы (тестовые и диагностические программы, системные драйверы периферийных устройств, утилиты), архиваторы и антивирусные программы. .

5 слайд

Описание слайда:

6 слайд

Описание слайда:

Базовое ПО - совокупность программ, обеспечивающих работу компьютера. В базовое ПО входят: операционные системы, операционные оболочки (shell). Операционная система (ОС) – программа, первой загружаемая при включении компьютера. Первая ОС для IBM-совместимого компьютера (MS DOS) была создана в 1981 году. ОС организует выполнение других программ. Без неё невозможна работа человека на компьютере. ОС управляет компьютером, его ресурсами (оперативной памятью, местом на дисках и т. д.), запускает сервисные функции, контролирует работу технических устройств и некоторых вспомогательных программ, производит диалог с пользователем, запускает на выполнение прикладные и иные программы. Операционные системы являются основными программными комплексами, выполняющими следующие основные функции: 1) тестирование работоспособности вычислительной системы и её настройка при первоначальном включении; 2) обеспечение синхронного и эффективного взаимодействия всех аппаратных и программных компонентов вычислительной системы в процессе ее функционирования; 3) обеспечение эффективного взаимодействия пользователя с вычислительной системой. ОС классифицируются на: ·однопользовательские однозадачные системы (MS-DOS и др.); ·однопользовательские многозадачные системы (OS/2, Windows 95/98/2000 и др., Vista); ·многопользовательские (сетевые) системы (семейство UNIX, Linux, WindowsNT и др.). К основным функциям сетевых ОС, предназначенных для работы в различных сетях, относятся: управление каталогами и файлами; защита от несанкционированного доступа; обеспечение отказоустойчивости; управление сетью. Простейшими сетевыми являются ОС для одноранговых сетей. Их функция заключается в разделении дисков разных узлов между всеми пользователями, соблюдению паролей и запретов на использование определённых дисков.

7 слайд

Описание слайда:

Операционные оболочки - интерфейс для взаимодействия пользователей с операционной системой. Операционные оболочки интерпретируют (переводят в машинный код и выполняют) команды ОС. Виды операционных оболочек: графические - для ввода команд ОС посредством меню, переключателей, кнопок, представленных в виде графических изображений (Проводник Windows, включающий "Рабочий стол", меню "Пуск", панель задач и файловый менеджер) Текстовые командная строка - для ввода команд ОС с клавиатуры (cmd.exe, Windows PowerShell, входящие в ОС MS Windows) пакеты - для записи последовательности команд ОС в файл (файл с расширением.bat), далее файл интерпретируется. окна - для ввода команд ОС посредством меню, переключателей, кнопок, представленных в виде набора букв, цифр и символов псевдографики.

8 слайд

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

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

Прикладное ПО

Прикладное ПО

Инструментальное ПО

Файловые системы

Файловые системы

Файловые системы

Файловые системы

Интегрированные системы

CASE-технологии

CASE-технологии

CASE-технологии

CASE-технологии

CASE-технологии

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

Cлайд 7

Cлайд 8

Cлайд 9

Cлайд 10

Cлайд 11

Cлайд 12

• 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.