Компьютер как формальный исполнитель алгоритмов (программ
Компьютер
как формальный исполнитель
алгоритмов (программ).
Компьютер - это
многофункциональное
Рис. 1 Структурная схема компьютера
Работа компьютера имитирует (моделирует) информационную деятельность. Но компьютер - техническое устройство, поэтому для того, чтобы он выполнил определенные действия, им нужно управлять. Компьютер действует как автоматический формальный исполнитель алгоритмов обработки информации. Это главное свойство любого компьютера. Автоматизм в его работе означает, что некоторые свои действия он выполняет без вмешательства человека в соответствии со следующими общими принципами:
- двоичное кодирование информации;
- программное управление работой компьютера (идея Чарльза Бэббиджа)
- хранимая программа (по предложению американского математика Джона фон Неймана (1930-1959) наряду с данными каждая команда программы работы компьютера, кодируемая определенной последовательностью из нулей и единиц, помещается как число в одной из ячеек оперативной памяти.)
Как в действительности происходит реализация этих принципов и осуществляется формальная автоматическая работа компьютера? Современный компьютер- это единство аппаратных средств (hardware) и программного обеспечения (software). Компьютерная программа - это закодированная информация о действиях, которые предписываются выполнить компьютеру, алгоритм для исполнения компьютерам, записанный или на языке машинных двоичных кодов, или на специальном языке программирования. Чтобы на компьютере можно было решать задачи, нужна совокупность программ - программное обеспечение, классификацию которого отражает схема.
Человек вводит с клавиатуры команды компьютерной программы, написанной им на языке программирования. Команды накапливаются в оперативной памяти, автоматически переводясь в машинные коды благодаря программе-переводчику - транслятору с языка программирования на языке машинных кодов. Устройство управление (УУ) процессора воспринимает, считывая из оперативной памяти, команду за командой, анализирует, а затем организует ее выполнение, используя соответствующие устройства компьютера. Эти устройства произведут действие: напечатают на бумаге, выведут на экран, воспримут с клавиатуры, занесут на магнитный диск и т.д. Для выполнения команд самим процессором в нем предусмотрено арифметика - логическое устройство (АЛУ). Выполнив одну команду из оперативной памяти, компьютер переходит к следующей команде и так, пока не встретит команду на окончание работы или команду, если она предназначается устройству, не подключенному к компьютеру, или отсутствует в его системе команд, или содержит синтаксическую ошибку. Если программа составлена правильно, то компьютер выполнит ее за конечное число шагов и выдаст человеку результат решения задачи. Выполнение команд компьютерам осуществляется с помощью электронных схем, реализующих логические функции формальной, булевой алгебры, например логические умножение, сложение, отрицание.
Кроме
того, программы составляются программистами
по алгоритмам для решения определенных
задач. Человек не объясняет исполнителю-
Человек, принимая во внимание этот факт, должен понимать ограниченность возможностей компьютера как исполнителя и предусматривать тонкость в задании команд, поручаемых компьютеру для исполнения, так как вся ответственность за использование компьютеров лежит только на людях.
Понятие, классификация программного обеспечения
Программное обеспечение-это совокупность программ, выполненных вычислительной системой.
К программному обеспечению (ПО) относится также вся область деятельности по проектированию и разработке (ПО):
- технология проектирования программ (нисходящее проектирование, структурное программирование и др.)
- методы тестирования программ.
- методы доказательства правильности программ.
- анализ качества работы программ и др.
Программное обеспечение - неотъемлемая часть ЭВМ. Оно является логическим продолжением технических средств ЭВМ, расширяющие их возможности и сферу использования.
Классификация программного обеспечения.
Существует три категории:
1)
Прикладные программы,
2) Системные программы:
- управление ресурсами ЭВМ.
- создание копий используемой информации.
- проверку работоспособности устройств компьютера.
- выдачу справочной информации о компьютере и др..
3)
Инструментальные программные
Операционная система компьютера (назначение, состав, загрузка)
Системное
программное обеспечение
Операционная система (ОС) — неотъемлемая часть программного обеспечения компьютера, управляющая всеми его аппаратными компонентами. Другими словами, ОС обеспечивает целостное функционирование всех компонентов компьютера, а также предоставляет пользователю доступ к аппаратным возможностям компьютера.
Структуру ОС составляют следующие модули:
- базовый модуль (ядро ОС) — управляет работой программ и файловой системой, обеспечивает доступ к ней и обмен файлами между периферийными устройствами;
- командный процессор — расшифровывает и исполняет команды пользователя, поступающие прежде всего через клавиатуру;
- драйверы периферийных устройств — программно обеспечивают согласованность работы этих устройств с процессором (каждое периферийное устройство обрабатывает информацию по-разному и в различном темпе);
- дополнительные сервисные программы (утилиты) — делают удобным и многосторонним процесс общения пользователя с компьютером.
Загрузка ОС. Файлы, составляющие ОС, хранятся на диске, поэтому система называется дисковой операционной (ДОС). Известно, что для их выполнения программы — и, следовательно, файлы ОС — должны находиться в оперативной памяти (ОЗУ). Однако, чтобы произвести запись ОС в ОЗУ, необходимо выполнить программу загрузки, которой сразу после включения компьютера в ОЗУ нет. Выход из этой ситуации состоит в последовательной, поэтапной загрузке ОС в оперативную память.
Первый этап загрузки ОС. В системном блоке компьютера находится постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, постоянная память, ROM — Read Only Memory — память с доступом только для чтения), в котором содержатся программы тестирования блоков компьютера и первого этапа загрузки ОС. Они начинают выполняться с первым импульсом тока при включении компьютера (это возможно, поскольку информация в ROM хранится в виде электронных схем, что допускает ее сохранение и после выключения компьютера, то есть она обладает свойством энергонезависимости). На этом этапе процессор обращается к диску и проверяет наличие на определенном месте (в начале диска) очень небольшой программы-загрузчика. Если эта программа обнаружена, то она считывается в ОЗУ и ей передается управление.
Второй этап загрузки ОС. Программа-загрузчик, в свою очередь, ищет на диске базовый модуль ОС, переписывает его память и передает ему управление.
Третий этап загрузки ОС. В состав базового модуля входит основной загрузчик, который ищет остальные модули ОС и считывает их в ОЗУ. После окончания загрузки ОС управление передается командному процессору и на экране появляется приглашение системы к вводу команд пользователя.
Заметим, что в оперативной памяти во время работы компьютера обязательно должны находиться базовый модуль ОС и командный процессор. Следовательно, нет необходимости загружать в оперативную память все файлы ОС одновременно. Драйверы устройств и утилиты могут подгружаться в ОЗУ по мере необходимости, что позволяет уменьшать обязательный объем оперативной памяти, отводимый под системное программное обеспечение.
Существует
несколько наиболее распространенных
ОС, каждая из которых ориентирована
на определенную разрядность процессора
(количество битов информации, обрабатываемых
им за один такт), тип процессора (вернее,
компьютер определенной фирмы), а также
емкость ОЗУ. По мере расширения возможностей
компьютера (увеличение объемов оперативной
и внешней памяти, увеличение ресурсов
процессора, наличие периферийных устройств
различных типов и т.д.) требуются все более
мощные и современные программные средства
для использования этих ресурсов пользователями.
Такими качествами обладают, в частности,
ОС фирмы Microsoft.
1. Операционные системы корпорации Microsoft
1.1 MS DOS
20-летния история операционных систем началась с MS DOS (аббревиатура словосочетания Disk Operating System). Точнее — с первой версией этой ОС, выпущенной корпорацией Microsoft в 1981 г, предназначенной для поставки с компьютерами IBM PC (хотя сначала IBM отдала предпочтение другой ОС под названием CP/М). Кстати, немногие сегодня помнят, что MS-DOS отнюдь не была оригинальной разработкой самой Microsoft: компания Билла Гейтса лишь доработала «операционку» под названием QDOS, созданную компанией Seattle Computer Products. 16-разрядная однозадачная операционная система DOS обладала «интерфейсом командной строки», т. е. все команды пользователю приходилось набирать на клавиатуре вручную, в командной строке ОС.
Никакой графики. Никакого сервиса... Однако DOS процветала на протяжении 10 лет. У Microsoft даже появились конкуренты в виде фирм Novell, Digital Research и... IBM. Каждая из этих компаний выпустила свою версию DOS, которые во многом превосходили продукт Microsoft. В частности, Novell DOS пользовалась заслуженной популярностью, как превосходная сетевая ОС, продукт IBM обладал лучшими сервисными возможностями.
С появлением Windows 95, DOS практически сошла со сцены, хотя до сих пор установлена на наших компьютерах в качестве составляющей ядра Windows. Windows 95 могла гордиться абсолютно новым графическим интерфейсом — более элегантным, удобным и просто красивым по сравнению с «внешностью» Windows 3.1. Многое Microsoft заимствовала из операционных систем конкурентов — OS/2, MacOS, Motif и т. д.
На
данный момент наиболее распространена
операционная система Microsoft Windows XP, созданная
на базе технологии NT. Windows XP объединяет
в себе достоинства уже знакомых пользователям
операционных систем предыдущих поколений:
удобство, простоту в инсталляции и эксплуатации
ОС семейства Windows 98 и Windows ME, а также надежность
и многофункциональность Windows 2000. В настоящее
время Windows XP для настольных ПК и рабочих
станций выпускается в трех модификациях:
Home Edition для домашних персональных компьютеров,
Professional Edition — для офисных ПК и, наконец,
Microsoft Windows XP 64bit Edition — это версия Windows XP
Professional для персональных компьютеров,
собранных на базе 64-битного процессора
Intel Itanium с тактовой частотой более 1 ГГц.
1.6 Windows NT
Одновременно с линией «домашних» ОС Microsoft разрабатывала и другие операционные системы, рассчитанные на корпоративных пользователей , на работу в локальных компьютерных сетях. Первоначальным кандидатом на занятие этой ниши была OS/2, но, как известно, в скором времени эта ОС «вышла из доверия» и была отдана на откуп IBM. Тогда-то на арене и появилась Windows NT (Windows New Technology)...
32-разрядная
Windows NT, первая версия которой
появилась на рынке в 1993-м,
а последняя — в 1998 году, с
самого начала создавалась как
сверхстабильная, надежная
оперативная система «зависала». NT же учинила у себя настоящую «диктатуру», разведя все задачи и процессы по отдельным «камерам». При этом, в качестве «пайка», каждому «узнику» выделялась своя доля адресного пространства оперативной памяти и системных ресурсов.
Более того — NT пошла еще дальше. В отличие от Windows 98/МЕ она безусловно запрещает безоговорочный доступ к ресурсам компьютера любым программам, пытающимся работать с «железом» напрямую. Это позволяет системе избежать конфликтов (с которыми так хорошо знакомы пользователи «домашних» Windows), однако в результате работать под NT отказываются любые программы, написанные под DOS, и многие созданные для Windows 95. Кроме того, «аппетиты» Windows NT в отношении ресурсов компьютера вдвое выше, чем
Windows 98.
Наконец, следует учитывать и тот факт, что большая часть достоинств NT проявляется лишь в сетевом режиме работы — т. е. в связке с другими компьютерами. И хотя на Западе «домашние сети» становятся явлением обыденным, нашей стране до этого еще очень далеко.
Сегодня
под управлением Windows NT и ее преемницы
Windows 2000 работает большинство рабочих
станций и серверов в крупных локальных
сетях на предприятиях всего мира. Однако
потихоньку «дозревает» до нее и домашний
рынок. Ведь спрос на стабильные и надежные
операционки, к числу которых нельзя отнести
ни Windows 95, ни Windows 98, постоянно возрастает,
а старые программы для DOS постепенно исчезают
с компы0теров даже самых закоренелых
ретроградов.
1.9 Windows .NET
Microsoft
Windows.NET - это семейство серверных операционных
систем, разрабатываемых корпорацией
Microsoft на основе Windows XP, которые придут
на смену Windows 2000 Server, Advanced Server и Datacenter Server.
По состоянию на середину 2002 года Windows.NET
находится на стадии бета-тестирования,
и потому окончательное суждение о функциональных
возможностях этой системы говорить пока
еще рано. Предполагается, что Windows.NET будет
поставляться в вариантах Windows NET Server, Windows
NET Advanced Server и Windows NET Datacenter Server. Соответственно,
технические возможности этих версий
операционных систем различны: например,
Windows XP Professional Edition поддерживает двухпроцессорные
аппаратные платформы, Windows NET Server может
адресовать четырехпроцессорные системы,
Windows NET Advanced Server «умеет» работать с восьмипроцессорными
компьютерами, а Windows NET Datacenter Server поддерживает
машины, аппаратная конфигурация которых
включает до 32 синхронно работающих процессоров.
1.10 Windows CE
Самая молодая из операционных систем Microsoft стоит особняком среди своих собратьев. Хотя бы потому, что предназначена она исключительно для установки на крохотные «карманные» компьютеры (palm-top). Такие мини-компьютеры, появившиеся в конце 90-х годов, всего за несколько лет сумели отвоевать себе весьма значительный кусок места под солнцем. Сегодня «электронными органайзерами» пользуются и деловые люди, постоянно находящиеся в разъездах, и студенты— благо стоят новинки не слишком дорого.
В крохотной ОС интегрированы все необходимые приложения для работы с мини-компьютером — простой текстовый редактор, записная книжка, электронная таблица и система электронной почты. Владельцы персональных компьютеров вряд ли столкнутся на своем пути с
этой крохой, а вот владельцы разнообразных бытовых устройств—вполне возможно. По замыслу Microsoft, Windows СЕ вскоре будет устанавливаться даже на бортовые компьютеры некоторых моделей автомобилей. Хотя пока что это — лишь фантазии. Мало того, и на самом рынке наладонных компьютеров Windows СЕ ходит явно не в лидерах, плетясь в хвосте у PalmOS и других конкурирующих продуктов.
2. Альтернативные операционные системы
2.1 PC-DOS 2000(IBM)
Хотя Windows успешно завоевала большую часть домашних компьютеров, не стоит забывать, что некоторая часть персоналок ей просто не по зубам.
В локальных сетях многих крупных фирм США и Европы до сих пор трудятся старенькие компьютеры с процессорами 386 и 486 — и не секрет, что крупные организации очень неохотно обновляют парк своих сетевых ПК. Да и многие DOS-программы, установленные на этих
компьютерах, до сих пор вполне справляются со своими обязанностями... Если не считать навязшей в зубах «проблемы 2000 года», которая может привести к сбою в работе компьютеров «со стажем». Новейшие программы и аппаратура ПК эту ошибку без труда обходят, чего не скажешь о «ветеранах»...
Именно эти соображения понудили корпорацию IBM продолжить, казалось бы, угасшую навек линию DOS. В конце 1998 года в продаже появился последний представитель этой линии — DOS 2000. Его отличия от предшественников в основном заключаются в корректной работе с 2000-м годом, а также в усовершенствованной системе оптимизации памяти и сжатия дисков.
По понятным причинам на домашних компьютерах РС-DOS 2000 практически не встречается. Да и на компьютерах крупных и мелких фирм уже давно воцарился Windows 98. Однако в ряде консервативных стран Западной Европы (как ни странно, их список возглавляет богатенькая Германия), PC-DOS 2000 стал весьма популярен, вытеснив с жестких дисков своего коллегу от Microsoft.
2.2 MacOS(Apple)
Своеобразным ответом корпорации Microsoft, выпустившей в конце 1994 года на рынок легендарную Windows 95, стала очередная реализация MacOS версии 7.5.5. Удивительно, но факт: спустя десятилетие с момента появления MacOS 1.0 данная платформа не претерпела серьезных "архитектурных" изменений: в верхней части рабочего стола по-прежнему отображалась системная панель, в нижней - корзина, в которую помещались подлежащие удалению файлы, пользователю все также было доступно окно системных настроек и ярлыки внешних накопителей. Были значительно модифицированы графические возможности системы: теперь псевдотрехмерные окна и другие функциональные элементы интерфейса одинаково привлекательно отображались при экранном разрешении от 640Х480 до 1600Х1200 точек, появилась поддержка мультимедиа, справочная система MacOS приобрела черты интерактивности. Ассортимент прикладного программного обеспечения, входившего в комплект поставки системы, также был заметно расширен: помимо текстового и графического редакторов, уже знакомой системы File Finder, набора игровых программ и специализированных приложений, были доступны утилиты связи, поддерживающие режим удаленного соединения с помощью модема и функции организации локальной сети. Для MacOS 7.5.5. была локализована популярная версия броузера Netscape Communicator 4.06 и программа просмотра текстов Acrobat Reader 3.0.
Текущая версия
MacOS имеет обозначение X, она появилась
на свет в конце 2001 года. Если рассматривать
новую операционную систему с
точки зрения ее функциональных возможностей,
можно смело сказать, что она
является полноценным эквивалентом
Microsoft Windows XP для компьютеров Apple Macintosh.
Имеется широчайший набор программного
обеспечения, рассчитанного на работу
под управлением MacOS X, а сама платформа
отличается поразительным быстродействием,
эффективностью и надежностью. Работы
над дальнейшим развитием программного
комплекса серии MacOS для компьютеров Apple
Macintosh продолжаются. Уже сейчас известно,
что программисты Apple трудятся над усовершенствованием
MacOS X, которая спустя непродолжительное
время станет, возможно, новой реализацией
программ данного класса
2.3 OS/2(IBM)
Сегодняшняя
OS/2 - это мощная многозадачная операционная
система с оконным графическим
интерфейсом и набором
Однако,
несмотря на поистине широчайшие возможности,
высокую производительность и потрясающую
надежность данной платформы, она не пользуется
сейчас высоким спросом в силу доминирования
на рынке более распространенной и дешевой
MS Windows. Основная проблема, препятствующая
развитию OS/2, заключается в ее несовместимости
с программами производства Microsoft, посредством
которых создается практически вся деловая
документация и с которыми работает подавляющее
большинство частных пользователей.
2.4 BeOS(Be Inc.)
Основанная в 1990 году Жаном-Луисом Гасси компания Be Incorporated поставила своей целью разработать и выпустить на рынок операционную систему, которая объединяла бы в себе достоинства всех перечисленных выше программных продуктов, оставаясь при этом достаточно компактной, надежной, простой в инсталляции и использовании, а также отвечающей требованиям, предъявляемым к современным ОС. В частности, такая платформа должна иметь удобный оконный интерфейс и обеспечивать многозадачность. Операционная система, созданная программистами Be Incorporated, получила название BeOS и в настоящий момент является одной из наиболее перспективных разработок в области системного программного обеспечения для персональных компьютеров.
В основу архитектуры BeOS были заложены принципы, использующиеся в операционных системах семейства UNIX, однако они претерпели значительные видоизменения, поскольку разработчики определяли своей приоритетной задачей прежде всего удобство для пользователя и широту функциональных возможностей новой системы. BeOS построена по "модульному" принципу: в процессе инсталляции на диск переносятся только те компоненты, которые необходимы именно данному потребителю, благодаря чему пользователь получил возможность компоновать "версию" системы под свои специфические задачи, не забивая дисковое пространство ненужными ему в работе программами. Создатели данной платформы постарались включить в состав программного комплекса практически все необходимые на сегодняшний день функции: BeOS поддерживает технологию Plug And Play, позволяющую автоматически настраивать подключаемое к компьютеру периферийное оборудование без переустановки системы, благодаря наличию большого набора протоколов работающий под управлением BeOS компьютер можно подключить к локальной сети или Интернету, система умеет распознавать практически все существующие на сегодняшний день графические, видео и аудиоформаты. Поддержка портов USB открывает возможность использовать совместно с BeOS широчайший спектр различных устройств, включая даже еще не созданное в настоящий момент периферийное оборудование.
Интерфейс
BeOS стандартен для современных операционных
систем подобного класса: после загрузки
на экране компьютера появляется рабочий
стол с произвольно устанавливаемым
пользователем фоновым
В реестре Windows хранится информация о типе каждого зарегистрированного в системе файла, определяемого по его расширению, благодаря этой функции пользователь Windows может открыть какой-либо документ работающей с ней программой одним щелчком мыши. Данный механизм неудобен прежде всего тем, что целый ряд файлов, например, графические изображения, можно просматривать с помощью различных редакторов, Windows же по умолчанию будет вызывать только один из них. BeOS не только сохраняет информацию о типе каждого файла, но и "запоминает" целый ряд его атрибутов, что позволяет выбрать приложения для его открытия, сделать все файлы данного типа скрытыми или определить для них значение "только чтение". В диалоговом окне "параметры устройств", аналогичном "панели управления" Windows, пользователь может гибко изменять настройки для всего оборудования компьютера, причем система изменения этих настроек выполнена в виде очень удобных и интуитивно понятных графических элементов вроде традиционных "ползунков" или отмечаемых щелчком мыши опций.
Поддержка
многозадачности в BeOS является не пустым
звуком: в отличие от Windows, пользователь
этой системы может одновременно форматировать
дискету, очищать "корзину" и набирать
текст в текстовом редакторе, BeOS справляется
со всеми этими задачами одновременно
без каких-либо сбоев и "повисаний".
Следует упомянуть и о "фирменной особенности"
BeOS - внешнем виде окон запускаемых программ.
Заголовки этих окон помещаются в небольшом
поле, "прижатом" к их левой границе
и имеют два элемента управления, позволяющих
развернуть окно в полный экран или сократить
его до установленного пользователем
размера. Выгрузка приложений осуществляется
через системное меню, что исключает возможность
ошибки пользователя: теперь он уже не
сможет случайно "ткнуть" мышью в
кнопку "закрыть программу". Все окна
в BeOS произвольно масштабируемы и имеют
достаточно красивое псевдотрехмерное
оформление, включающее рамки и полосы
прокрутки. Текущая версия BeOS носит порядковый
номер 5, в настоящее время она успешно
продается как в США, так и в Западной Европе.
Оценивая надежность, быстродействие
и функциональность BeOS, можно смело сказать,
что разработчикам удалось создать качественную
и конкурентоспособную ОС, рассчитанную
на использование владельцами настольных
персональных компьютеров различных моделей.
2.5 QNX(QNX Software Systems)
Ещё в конце 5и-х казалось, что изобрести что-то новое в жанре операционных систем невозможно. И действительно — что? Многозадачность, оконный интерфейс, расширенная поддержка мультимедиа и Интернет — все это уже давно было взято на вооружение всеми производителями ОС. Чего же желать еще?

- Компьютерлік графика
- Компьютерлік желілер
- Компьютерлік желілер
- Компьютерлік желілер
- Компьютерлік желілердің білім беру жүйесіндегі ролі
- Компьютерлік желілерді оқытудың зертханалық практикумын жасау
- Компьютерлік желілер және оның ұғымы, түрлері
- Компьютеризация бухгалтерского учета
- Компьютеризация бухгалтерского учета выпуска и продажи готовой продукции на примере автоматизированной системы
- Компьютеризация деятельности на предприятии
- Компьютеризация образования
- Компьютеризация общества и Интернет
- Компьютер и здоровье
- Компьютер и программное обеспечение