Понятие файловой системы. Организация данных на магнитном носителе.

Прикладная программа пользователя – это любая программа, способствующая решению какой-либо задачи в пределах данной проблемной области. Прикладные программы могут использоваться либо автономно, либо в составе программных комплексов или пакетов.

Пакеты прикладных программ(ППП) – это специальным образом организованные программные комплексы, рассчитанные на общее применение в определенной проблемной области и дополненные соответствующей технической документацией. Различают следующие типы ППП:

· ППП общего назначения – универсальные программные продукты, предназначенные для автоматизации широкого класса задач пользователя. К ним относятся:

Текстовые редакторы (например, MS Word, Word Perfect, Лексикон);

Табличные процессоры (например, MS Excel, Lotus 1-2-3, Quattro Pro);

Системы динамических презентаций (например, MS Power Point, FreelanceGraphics, Harvard Graphics);

Системы управления базами данных (например, MS Access, Oracle, MS SQL Server, Informix);

Графические редакторы (например, Сorel Draw, Adobe Photoshop);

Издательские системы (например, Page Maker, Venture Publisher);

Системы автоматизации проектирования (например, BPWin, ERWin);

Электронные словари и системы перевода (например, Prompt, Сократ, Лингво,Контекст);

Системы распознавания текста (например, Fine Reader, Cunei Form).

Системы общего назначения часто интегрируются в многокомпонентные пакеты для автоматизации офисной деятельности – офисные пакеты – Microsoft Office, StarOffice и др.

· методо-ориентированные ППП, в основе которых лежит реализация математических методов решения задач. К ним относятся, например, системы математической обработки данных (Mathematica, MathCad, Maple), системы статистической обработки данных (Statistica, Stat).;

· проблемно-ориентированные ППП предназначены для решения определенной задачи в конкретной предметной области. Например, информационно-правовые системы ЮрЭксперт, ЮрИнформ; пакеты бухгалтерского учета и контроля 1С: Бухгалтерия, Галактика, Анжелика; в области маркетинга –Касатка, Marketing Expert; банковская система СТБанк;

· интегрированные ППП представляют собой набор нескольких программных продуктов, объединенных в единый инструмент. Наиболее развитые из них включают в себя текстовый редактор, персональный менеджер (органайзер), электронную таблицу, систему управления базами данных, средства поддержки электронной почты, программу создания презентационной графики. Результаты, полученные отдельными подпрограммами, могут быть объединены в окончательный документ, содержащий табличный, графический и текстовый материал. К ним относят, например, MS Works. Интегрированные пакеты, как правило, содержат некоторое ядро, обеспечивающее возможность тесного взаимодействия между составляющими.

Обычно пакеты прикладных программ имеют средства настройки, что позволяет при эксплуатации адаптировать их к специфике предметной области.

К инструментальному программному обеспечению относят: системы программирования –для разработки новых программ, например, Паскаль, Бейсик. Обычно они включают: редактор текстов, обеспечивающий создание и редактирование программ на исходном языке программирования (исходных программ), транслятор, а также библиотеки подпрограмм; инструментальные среды для разработки приложений, например, C++, Delphi, Visual Basic, Java, которые включают средства визуального программирования; системы моделирования, например, система имитационного моделирования MatLab, системы моделирования бизнес-процессов BpWin и баз данных ErWin и другие.

Транслятор (англ. translator – переводчик) – это программа-переводчик, которая преобразует программу с языка высокого уровня в программу, состоящую из машинных команд. Трансляторы реализуются в виде компиляторов или интерпретаторов, которые существенно различаются по принципам работы.

Компилятор (англ. compiler – составитель, собиратель) читает всю программу целиком, делает ее перевод и создает законченный вариант программы на машинном языке, который затем и выполняется. После компилирования получается исполняемая программа, при выполнении которой не нужна ни исходная программа, ни компилятор.

Интерпретатор (англ. interpreter – истолкователь, устный переводчик) переводит и выполняет программу строка за строкой. Программа, обрабатываемая интерпретатором, должна заново переводиться на машинный язык при каждом очередном ее запуске.

Откомпилированные программы работают быстрее, но интерпретируемые проще исправлять и изменять.

12. Системное программное обеспечение: состав и назначение

Системное программное обеспечение (System Software) – совокупность программ и программных комплексов для обеспечения работы компьютера и сетей ЭВМ.

Состав системных программ

Базовое программное обеспечение (base software) — минимальный набор программных средств, обеспечивающих работу компьютера. Самый низкий уровень программного обеспечения. Отвечает за взаимодействие с базовыми аппаратными средствами и согласованием их работы. ПО этого уровня, как правило, хранятся в специальных микросхемах, называемых ПЗУ (Read Only Memory – ROM). Программы и данные записываются («прошиваются») в микросхемы ПЗУ на этапе производства и не могут быть изменены на этапе эксплуатации. Если изменение базовых программ считается целесообразным технически, вместо микросхем ПЗУ применяют перепрограммируемые постоянные запоминающие устройства ППЗУ (Erasable Programmable Read Only Memory – EPROM). Тогда изменение содержания ПЗУ можно выполнять непосредственно в системе (флэш-технологии) или на специальных устройствах-программаторах. Программы низшего уровня (BIOS)[2] начинают работать в момент первичной загрузки компьютера. Обеспечивают аппаратно-программный интерфейс.

Системный уровень. Программы этого уровня обеспечивают взаимодействие программ прикладного (более высокого) уровня с программами базового уровня и непосредственно с аппаратным обеспечением, т.е. выполняют посреднические функции. Конкретные программы, отвечающие за взаимодействие с конкретными устройствами называются драйверами – они входят в состав ПО системного уровня и обеспечивают аппаратно-программный интерфейс. Другой класс программ этого уровня отвечает за взаимодействие с пользователем. Именно этот класс позволяет вводить данные, управлять работой вычислительной системы, получать результаты работы в удобной форме. Этот класс есть средство обеспечения пользовательского интерфейса (удобство работы с компьютером и производительность труда). Итак, программы системного уровня обеспечивают взаимодействие пользователя с оборудованием, опираются на программы базового уровня, обеспечивают взаимодействие дополнительного оборудования с базовым, предоставляют возможность установки и работы программ более высокого уровня. Совокупность ПО системного уровня образует ядро ОС.

Служебный уровень. Программы служебного уровня (утилиты) обслуживают компьютерную систему, автоматизируют работы по ее проверке, наладке и настройке. Опираются на программы базового и системного уровней. Некоторые утилиты изначально входят в состав ОС, другие являются для ОС внешними и служат для расширения ее функций. Средства коммуникации относятся к служебным программам. Они позволяют установить соединение с удаленным компьютером, обеспечивают передачу электронной почты и другое в компьютерных сетях.

Операционная система - это совокупность программных средств, осуществляющих управление ресурсами ЭВМ, запуск прикладных программ, а также обеспечивающих диалог пользователя с компьютером.

Можно сказать, что это некий буфер между аппаратной частью ЭВМ и пользователем, предназначенный для осуществления взаимодействия пользователя с компьютером и управления его ресурсами.

Операционные системы можно классифицировать по различным признакам: числу решаемых задач, одновременно работающих пользователей, количеству поддерживаемых процессоров, по поддержке сетевой работы, базовому общению пользователя с системой, типу аппаратной платформы, числу разрядов адресной шины и др.

По числу параллельно решаемых на компьютере задачОС разделяют на:

 однозадачные(например, MS DOS);

 многозадачные(например, OS/2, UNIX, Windows 95 и выше).

В настоящее время на смену однозадачным ОС пришли многозадачные, которые обеспечивают одновременное решение нескольких задач и управляют распределением совместно используемых ими ресурсов (процессор, оперативная память, файлы и внешние устройства).

По числу одновременно работающих пользователей:

 однопользовательские (например, MS DOS, Windows 3.х);

 многопользовательские(например, Unix, Linux, Windows 2000).

Главным отличием многопользовательских систем от однопользовательских является наличие средств защиты информации каждого пользователя от несанкционированного доступа других.

Каждая операционная система имеет свои средства для выполнения пользователем тех или иных действий (запуск прикладной программы, копирование файла, форматирование внешнего устройства и т.д.). Поэтому в качестве признака классификации можно назвать пользовательский интерфейсс ОС. Различают ОС, обеспечивающие взаимодействие с пользователем посредством:

командного интерфейса (например, MS DOS);

 графического интерфейса (например,Windows).

На характеристики операционных систем, как правило, влияет специфика аппаратных средств, на которые она ориентирована. По типу аппаратуры различают операционные системы для персональных компьютеров различных платформ (IBM-совместимых, Apple Macintosh), мини-компьютеров, мэйнфреймов, кластеров и сетей ЭВМ. Среди этих типов компьютеров могут встречаться как однопроцессорные варианты, так и многопроцессорные.

По числу разрядов адресной шиныкомпьютеров, на которые ориентирована ОС, операционные системы разделяют на16-ти (MS DOS), 32-х (Windows 2000) и 64-разрядные (Windows 2003, Windows 7).

На рынке операционных систем представлены разработки различных фирм, которые различаются ориентацией на аппаратные средства, решение определенного круга задач, потребности потребителя и пр. Можно выделить операционные системы, обладающие определенными общими чертами: один производитель, единый подход к организации и функционированию и пр., что позволяет классифицировать их по семействам и линейкам. Например, можно выделить такие семейства как Windows (Microsoft), Unix (различные разработчики), Solaris (Sun Microsystems) и другие. В семействе Windows принято различать линейку Windows 9.х (Windows 95, 98, Мillenium), Windows NT (Windows 2000, XP, 2003, Vista), Windows 7.

Операционная система должна обеспечить работу пользователя с информацией на внешних носителях (в том числе и прикладными программами) и с внешними устройствами. В соответствии с этими функциями структура любой ОС состоит из следующих компонентов:

1. Файловая система (Файловая система предназначена для работы с информацией, хранящейся на внешних носителях.

Файловая система включает в себя файлы, структуру (линейную или иерархическую древовидную) хранения файлов на диске, правила образования имен файлов и способов обращения к ним. Первые файловые системы имели линейную структуру, современные - иерархическую.

2. Драйверы внешних устройств - специальные программы, управляющие работой внешних устройств.

3. Интерпретатор команд - осуществляет взаимодействие пользователя с компьютером: принимает и анализирует команды, введенные пользователем, и выполняет только корректные.

Ядром операционной системы является модуль, который обеспечивает управление файлами – файловая система.

Основная задача файловой системы – обеспечение взаимодействия программ и физических устройств ввода/вывода (накопителей на жестких дисках, магнитных лентах и т.д.). Она также определяет структуру хранения файлов и каталогов на диске, правила задания имен файлов, допустимые атрибуты файлов, права доступа и др. Обычно файловую систему воспринимают и как средство управления файлами и как общее хранилище файлов.

Функциональные возможности файловой системы можно условно разделить на группы:

1) функции для работы с файлами: создание, удаление, переименование, изменение атрибутов (свойств файлов), определение структуры файлов;

2) функции для работы с данными: чтение, запись, поиск данных, хранящихся в файлах и т.п.;

3) оптимизация операций ввода/вывода.