Состав системного программного обеспечения вычислительных систем

Деление всего множества программ на две категории: прикладные и системные – является отчасти условным и зависит от того, кто и как осуществляет такое деление. Тесная связь с аппаратурой компьютера, машинная зависимость являются одной из главных характеристик, которая обычно отличает системное программное обеспечение от прикладного.

Системное программное обеспечение составляют программы и комплексы программ, являющиеся общими для всех, кто совместно использует аппаратные средства компьютера, а также программы, применяемые как для разработки новых программ, так и для организации выполнения программ существующих. С этих позиций СПО может быть разделено на следующие составляющие его компоненты:

программы для контроля и управления подключенными к компьютеру устройствами (в частности, в персональных компьютерах это программы из ПЗУ BIOS;

· операционные системы;

· сервисные программы;

· системы программирования;

· программы технической диагностики.

Однако к выделению программных компонентов, составляющих СПО, можно подойти, опираясь на структуру современных ОС. При таком подходе к классификации компонентов СПО можно принять, что системное программное обеспечение в ВС представлено единственно операционной системой компьютера, а сама ОС состоит из двух основных составляющих. Первая ее часть размещена в микросхемах ПЗУ и контроллеров, подключаемых к компьютеру внешних устройств, вторая часть – это системные программы, загружаемые с внешних носителей. В самой ОС выделяют две основные компоненты: ядро ОС и вспомогательные модули.

Системы программирования вообще могут быть не установлены на компьютере пользователя. И это никак не отразится ни на качестве, ни на количестве представляемых ОС сервисных услуг обычным пользователям. Следовательно, системы программирования можно считать отдельной, самостоятельной категорией программных средств. Тем не менее инструментальные программные средства, предназначенные для разработки программ, принято считать системным программным обеспечением. Например, ассемблеры при переводе мнемонических инструкций в машинный код непосредственно учитывают форматы команд, способы адресации и другие аппаратные характеристики целевой машины. Компиляторы должны генерировать код на машинном языке, учитывая назначение регистров процессора и специфику тех или иных команд. Другими словами, названные программы также являются ориентированными на конкретные аппаратные средства машины, что является одним из главных критериев, позволяющим считать инструментальные средства разработки программ одним из компонентов СПО.

BIOS (Базовая Система Ввода–Вывода). В персональных компьютерах BIOS – самый близкий к аппаратуре программный компонент компьютера. Из–за того, что BIOS является вполне материальной микросхемой, пользователи считают BIOS аппаратной частью компьютера. Существует такое оригинальное определение: BIOS – это «окаменевшее» программное обеспечение. В этом определении подчеркнута высокая степень интеграции программных и аппаратных компонентов современных ВС. С одной стороны, BIOS может рассматриваться как неотъемлемый элемент аппаратуры, а с другой– как важный модуль операционной системы.

Однако программы ПЗУ BIOS не являются компонентами ОС. BIOS представляет собой промежуточный слой между программной и аппаратной частями системы. Операционная система – всего лишь настройка над BIOS, без которого ОС неработоспособна. В более широком смысле базовая система ввода–вывода – это не только программы из ПЗУ BIOS, но и загружаемые драйверы устройств.

Операционная система. Операционная система в основном представляет собой комплекс программ для управления ресурсами компьютера. Основным, главным, ресурсом является аппаратура, которая предоставляет лишь вычислительные мощности. С помощью ОС осуществляется распределение загрузки процессора, управление памятью, устройствами ввода–вывода. ОС позволяет нескольким приложениям или пользователям работать вместе эффективным и справедливым образом (параллелизм, защита памяти, файловые системы, сети). Вторая немаловажная задача ОС состоит в обеспечении стандартного сервиса к устройствам, в которых нуждается каждый пользователь (аппаратура должна быть «прозрачной» для доступа к ней). ОС можно рассматривать как программное расширение аппаратной части вычислительной машины.

Сервисные программы позволяют, например, защищать данные от разрушения и несанкционированного доступа, восстанавливать данные, ускорять обмен данными между диском и ОЗУ, выполнять процедуры архивации–разархивации, осуществлять антивирусную защиту данных.

По способу организации и реализации сервисные программные средства могут быть представлены оболочками, утилитами (utility – польза) и автономными программами. Разница между оболочками и утилитами зачастую выражается лишь в универсальности первых и специализации вторых.

Оболочки являются универсальной надстройкой над операционными системами и называются операционными оболочками. Утилиты и автономные программы имеют узкоспециализированное назначение и выполняют каждая свою функцию. Утилиты отличаются от автономных программ тем, что они выполняются только в среде соответствующих оболочек. При этом они конкурируют в своих функциях с программами операционной системы.

Операционные оболочки предоставляют пользователю качественно новый интерфейс и освобождают его от детального знания операций и команд операционной системы. Функции большинства оболочек, например семейства Total Commander, направлены на более эффективную организацию работы с файлами и каталогами (поиск файлов, выдачу сведений о размещении файлов на дисках и степени занятости дискового пространства). Все операционные оболочки обеспечивают ту или иную степень защиты от ошибок пользователя, что уменьшает вероятность случайного уничтожения файлов.

Наконец, к этому классу системного программного обеспечения следует отнести и эмуляторы, позволяющие смоделировать в одной операционной системе какую–либо другую машину или операционную систему.

Утилиты – это программы вспомогательного назначения. В их числе программы–архиваторы, программы резервного копирования информации с жестких дисков, программы антивирусной защиты, коммуникационные программы, программы для оптимизации размещения информации на дисках и пр. Часто утилиты объединяются в комплексы (пример – пакет Norton Utilites).

Системы программирования. Процессоры различных фирм имеют разные системы команд, а сами компьютеры спроектированы из различных компонентов. Поэтому подавляющее большинство систем программирования ориентировано на конкретные процессоры, операционные системы и аппаратные средства, что позволяет считать системы программирования составной частью СПО. Часто системы для разработки программного обеспечения называют инструментальным программным обеспечением. В том случае, когда создаваемые программы должны работать совсем на другой аппаратной базе, говорят о кросс–системах, которые предназначены для разработки программ в двухмашинной конфигурации, когда редактирование, компиляция, а зачастую и отладка кода производятся на инструментальной машине, а потом скомпилированный код загружается в целевую систему. Для ПК на базе процессоров семейства Intel имеется большое количество кросс–систем, позволяющих создавать программное обеспечение для различных микропроцессоров и микроконтроллеров.

Программы технической диагностики. Эффективная и надежная эксплуатация вычислительных систем невозможна без программно– аппаратных средств технического обслуживания. Основное их назначение заключается в диагностике и обнаружении ошибок в работе компьютера или вычислительной системы в целом. Программно–аппаратные системы технического обслуживания имеют средства диагностики и тестового контроля правильности работы компьютера и его отдельных устройств (в том числе программные инструментарии автоматического поиска ошибок и неисправностей с определенной их локализацией).