Программирование микрокомпьютера. Общая информация

 

 

Программирование 

микрокомпьютера. Общая

  информация.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подготовили:

                                                                                                    Гарюк Ирина

Боднарь Татьяна

Чеботарь Зинаида

Бендас Инна

 

Группа FI11Z

 

 

 

 

 

 

 

 

Микрокомпьютер  оснащен всеми  электронными и механическими компонентами, не может функционировать если оно  осуществляется с любым ненужным программируемым устройством.  
            Программа - полный набор инструкций, которые полностью решают проблему. Программа может состоять из подпрограмм.  
            Подпрограмма - последовательность инструкций, необходимых для выполнения определенных операций в программе.  
            Программный пакет - программы, координирующие свою работу для решения сложных проблем.  
      Для разработки программ с использованием языков программирования.  
           Программирование микрокомпьютера - набор программ, языков программирования, приложения, процедуры, правила использования продуктов и документы, необходимые для работы программное обеспечение компьютеров.  
          Файл это организованная группировка данных, занимая ограниченное пространство и поддерживает память имеющая следующие характеристики:  
  1.    собственное имя, назначенного пользователя, уникальный в текущем каталоге; 
  2.    размер и содержание; 
  3.    дата и время создания или изменения.

 

Структура программирования       

        микрокомпьютера.                    

Программирование микрокомпьютера  делиться на системное программирование и на                           прикладное программирование.

Система программирования используется для разработки и выполнения инструкций в компьютер пользователя и предоставления услуг.

Без системы программирования микрокомпьютер “мертв”.

 Прикладное  программирование предназначен для решения конкретных проблем в сфере человеческой деятельности (расчеты, управление производственными процессами, моделирование, обучение, проектирование, редактирование текстов  и т.д.).

   

 

 

Операцио́нная систе́ма, сокр. ОС (англ. operating system, OS) — комплекс управляющих и обрабатывающих программ, которые, с одной стороны, выступают как интерфейс между устройствами вычислительной системы и прикладными программами, а с другой стороны — предназначены для управления устройствами, управления вычислительными процессами, эффективного распределения вычислительных ресурсов между вычислительными процессами и организации надёжных вычислений.

В логической структуре типичной вычислительной системы операционная система занимает положение между устройствами с их микроархитектурой,машинным языком и, возможно, собственными (встроенными) микропрограммами — с одной стороны — и прикладными программами с другой.

Разработчикам программного обеспечения операционных систем позволяет абстрагироваться от деталей реализации и функционирования устройств, предоставляя минимально необходимый набор функций (см. интерфейс программирования приложений).

В большинстве  вычислительных систем операционная система  является основной, наиболее важной (а  иногда и единственной) частью системного программного обеспечения. С 1990-х годов наиболее распространёнными операционными системами являются системы семейства Microsoft Windows и системы класса UNIX (особенно Linux и Mac OS).

Функции операционных систем

Основные функции:

• Выполнение по запросу программ (ввод и вывод данных, запуск и остановка других программ, выделение и освобождение дополнительной памяти и др.).
• Загрузка программ в оперативную память и их выполнение.
• Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода).
• Управление оперативной памятью (распределение между процессами, организация виртуальной памяти).
• Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как жёсткий диск, оптические диски и др.), организованным в той или иной файловой системе.
• Обеспечение пользовательского интерфейса.
• Сохранение информации об ошибках системы.

Дополнительные функции:

• Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач
• Эффективное распределение ресурсов вычислительной системы между процессами.
• Разграничение доступа различных процессов к ресурсам.
• Организация надёжных вычислений (невозможности одного вычислительного процесса намеренно или по ошибке повлиять на вычисления в другом процессе), основана на разграничении доступа к ресурсам.
• Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация.
• Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от действий пользователей (злонамеренных или по незнанию) или приложений.
• Многопользовательский режим работы и разграничение прав доступа

 
Компоненты операционной системы

• Загрузчик
• Ядро
• Командный процессор (интерпретатор)
• Драйверы устройств
• Интерфейс

 

Операционная система CP/M

CP/M (Control Program/Monitor либо Control Programs for Microcomputers) — операционная система, первоначально предназначенная для 8-разрядныхмикрокомпьютеров. Написана в 1973 году программистом Гэри Килдаллом (Gary Kildall) на языке программирования PL/M (Programming Language for Microcomputers).

  

Операционная система MS DOS

Одной из самых распространенных операционных систем до середины 90-х годов была дисковая операционная система фирмы Microsoft MS DOS (Microsoft Disk Operating System). 
 
В современных ОС Windows для работы с командами DOS используется командная  строка, которую можно вызвать: Пуск/выполнить, в окне диалога ввести  cmd и нажать ОК. Другой способ вызова командной  строки – Пуск/Программы/Стандартные/Командная строка.

Состав MS DOS

В операционную систему MS DOS входят следующие основные модули:

·  Базовая система ввода – вывода (BIOS);

·  Блок начальной загрузки (Boot Record);

·  Модуль расширения BIOS (IO.SIS);

·  Модуль обработки прерываний (MS DOS.SYS);

·  Командный процессор (COMMAND.COM);

·  файлы-драйверы, которые после их загрузки в память обеспечивают работу таких устройств, как мышь, CD-ROM и др.

·  Утилиты ОС, выполняющие различные сервисные функции (форматирование дисков и др.).

 

 

Операционная система Windows XP

Операционная  система Windows XP - это современная  многозадачная многопользовательская 32 - разрядная ОС с графическим  интерфейсом пользователя. История  развития ОС Windows изложена в разделе дистанционное обучение основам работы в операционной системе Windows XP.  
 
Операционные системы семейства Windows являются наиболее распространенными ОС, которые установлены в домашних и офисных ПК.  
 
Графическая оболочка ОС Windows обеспечивает взаимодействие пользователя с компьютером в форме диалога с использованием ввода и вывода на экран дисплея графической информации, управления программами с помощью пиктограмм, меню, окон, панелей (управления, задач, инструментов) и других элементов управления. 
 
Основными элементами графического интерфейса Windows являются: Рабочий стол, Панель задач с кнопкой Пуск. Так как в Windows применен графический пользовательский интерфейса, то основным устройством управления программами является манипулятор мышь.

·  Основные элементы графического интерфейса Windows

Основными элементами графического интерфейса Windows являются: 
·  Рабочий стол с пиктограммами 
·  Панель задач, на которой размещаются программные кнопки, индикаторы, Панель быстрого запуска 
·  Главное меню (кнопка Пуск) 
·  Контекстное меню (отображается при щелчке правой кнопкой мыши по выбранному объекту)

Работа  с окнами

Окно представляет собой область  экрана, ограниченную прямоугольной рамкой. В нем отображается содержимое папки, работающая программа или документ.

Различают три  варианта отображения окна на экране:

·  окно стандартного размера занимает часть площади экрана. При желании можно переместить его или любую его границу в другое место экрана 
·  окно, развернутое на весь экран, имеет максимальный размер 
·  свернутое окно изображается в виде кнопки на панели задач.. 
 
В свернутом окне программа продолжает выполняться. Чтобы открыть свернутое окно или свернуть уже открытое, нажмите кнопку окна на панели задач. 

Окна можно  классифицировать по типу:

·  окно программы (окно папки) 
·  окно документа 
·  окно диалога 
·  окно справки

                                                        

 

Операционная система UNIX.

UNIX (читается ю́никс) — семейство переносимых, многозадачных и многопользовательских операционных систем.

Первая система UNIX была разработана в 1969 году в подразделении Bell Labs компании AT&T. С тех пор было создано большое количество различных UNIX-систем. Юридически лишь некоторые из них имеют полное право называться «UNIX»; остальные же, хотя и используют сходные концепции и технологии, объединяются термином «UNIX-подобные» (англ. Unix-like). Для краткости в данной статье под UNIX-системами подразумеваются как истинные UNIX, так и UNIX-подобные ОС.

Некоторые отличительные  признаки UNIX-систем включают в себя:

• использование простых текстовых файлов для настройки и управления системой;
• широкое применение утилит, запускаемых в командной строке;
• взаимодействие с пользователем посредством виртуального устройства — терминала;
• представление физических и виртуальных устройств и некоторых средств межпроцессового взаимодействия как файлов;
• использование конвейеров из нескольких программ, каждая из которых выполняет одну задачу.

В настоящее  время UNIX-системы используются в  основном на серверах, а также как встроенные системы для различного оборудования. На рынке ОС для рабочих станций и домашнего применения лидером является Microsoft Windows, UNIX занимает только второе (Mac OS X), третье (GNU/Linux) и многие последующие места.

UNIX-системы имеют  большую историческую важность, поскольку благодаря им распространились некоторые популярные сегодня концепции и подходы в области ОС и программного обеспечения. Также, в ходе разработки Unix-систем был создан язык Си.

 

Сетевая операционная система.

Сетевая операционная система — операционная система со встроенными возможностями для работы в компьютерных сетях. К таким возможностям можно отнести:                                                                                                 1. поддержку сетевого оборудования                                                                                                                                               2. поддержку сетевых протоколов                                                                                                                                                        3. поддержку протоколов маршрутизации                                                                                                                                     4. поддержку фильтрации сетевого трафика                                                                                                                                   5. поддержку доступа к удалённым ресурсам, таким как принтеры, диски и т. п. по сети                                                              6. поддержку сетевых протоколов авторизации наличие в системе сетевых служб позволяющией удалённым пользователям использовать ресурсы компьютера.

Примеры сетевых операционных систем:                                                                                                                                    1.Novell NetWare                                                                                                                                                                       2.LANtastic                                                                                                                                                                                        3.Microsoft Windows (95, NT, XP, Vista, Seven)                                                                                               4.Различные UNIX системы, такие как Solaris, FreeBSD                                                                           5.Различные GNU/Linux системы                                                                                                                                                         6.IOS                                                                                                                                                                         7.ZyNOS компании ZyXEL                      

Основное назначение

Главными задачами являются разделение ресурсов сети (например, дисковые пространства) и администрирование сети. С помощью сетевых функций системный администратор определяет разделяемые ресурсы, задаёт пароли, определяет права доступа для каждого пользователя или группы пользователей. Отсюда деление:                               1. сетевые ОС для серверов;                                                                                                                                                                 2. сетевые ОС для пользователей.                                                                                                                                            Существуют специальные сетевые ОС, которым приданы функции обычных систем (Пр.: Windows NT) и обычные ОС (Пр.: Windows XP), которым приданы сетевые функции. Сегодня практически все современные ОС имеют встроенные сетевые функции.

 

 

Система технического обслуживания интерфейсов.

Пользовательский  интерфейс (сервисные программы) — это программные надстройки операционной системы (оболочки и среды), предназначенные для упрощения общения пользователя с операционной системой.                                                                                                                                                    

Программы, обеспечивающие интерфейс, сохраняют форму общения (диалог) пользователя с операционной системой, но изменяют язык общения (обычно язык команд преобразуется в язык меню). Сервисные системы условно  можно разделить на интерфейсные системы, оболочки операционных систем и утилиты.                                                                                                                                                        

Интерфейсные системы  — это мощные сервисные системы, чаще всего графического типа, совершенствующие не только пользовательский, но и программный интерфейс операционных систем, в частности, реализующие некоторые дополнительные процедуры разделения дополнительных ресурсов.

Оболочка  операционной системы

Оболочка операционной системы (от англ. shell — оболочка) — интерпретатор команд операционной системы, обеспечивающий интерфейс для взаимодействия пользователя с функциями системы.

В общем случае, различают оболочки с двумя типами интерфейса для взаимодействия с  пользователем: текстовый пользовательский интерфейс (TUI) и графический пользовательский интерфейс (GUI).

Функции

Командный интерпретатор  исполняет команды своего языка, заданные в командной строке или поступающие из стандартного ввода или указанного файла.

В качестве команд интерпретируются вызовы системных  или прикладных утилит, а также управляющие конструкции. Кроме того, оболочка отвечает за раскрытие шаблонов имен файлов и за перенаправление и связывание ввода-вывода утилит.

В совокупности с набором утилит, оболочка представляет собой операционную среду, язык программирования и средство решения как системных, так и некоторых прикладных задач, в особенности, автоматизации часто выполняемых последовательностей команд.

Утилиты

Утили́та (англ. utility или tool) — компьютерная программа, расширяющая стандартные возможности оборудования и операционных систем, выполняющая узкий круг специфических задач.

Утилиты предоставляют  доступ к возможностям (параметрам, настройкам, установкам), недоступным  без их применения, либо делают процесс  изменения некоторых параметров проще (автоматизируют его).

Утилиты зачастую входят в состав операционных систем или идут в комплекте со специализированным оборудованием.

Функции утилит

• Мониторинг показателей датчиков и производительности оборудования — мониторинг температур процессора, видеоадаптера; чтение SMART жёстких дисков; тесты производительности.
• Управление параметрами оборудования — ограничение максимальной скорости вращения CD-привода; изменение скорости вращения кулеров.
• Контроль показателей — проверка ссылочной целостности; правильности записи данных.
• Расширение возможностей — форматирование и/или переразметка диска с сохранением данных, удаление без возможности восстановления.
• Тонкая настройка параметров системы — твикер.

Инструментальные системы

Инструментальная  система – это программный продукт, обеспечивающий разработку информационно-программного обеспечения.                                                                                                    К инструментальным системам относятся: системы программирования; системы быстрой разработки приложений и системы управления базами данных.

Система программирования предназначена для разработки прикладных программ с помощью некоторого языка программирования.

В её состав включаются:                                                                                                                   

§  компилятор и/или интерпретатор;                                                                                                    

• редактор связей;                                                                                                                                     
• §  среда разработки;                                                                                                                             §  библиотека стандартных подпрограмм;                                                                                        §  документация.

Компилятор [compiler] – это программа, выполняющая преобразование исходной программы в объектный модуль, то есть файл, состоящий из машинных команд.

Интерпретатор [interpreter] – программа, непосредственно выполняющая инструкции языка программирования.

Редактор  связей [linker] – это программа, которая собирает несколько объектных файлов в один исполняемый файл.

Интегрированная среда разработки [integrated development environment - IDE] – совокупность программ, включающая в себя текстовый редактор, средства управления файлами программного проекта, отладчик [debugger] программ, которая автоматизирует весь процесс разработки программ (см. рис. 3.8).

Библиотека  стандартных подпрограмм [standard library] – набор объектных модулей, организованных в специальные файлы, которые предоставляются производителем системы программирования. В таких библиотеках имеются обычно подпрограммы ввода-вывода текста, стандартные математические функции, программы управления файлами. Объектные модули из стандартной библиотеки обычно автоматически подключаются редактором связей к пользовательским объектным модулям.

Системы быстрой  разработки приложений [rapid application development - RAD] представляют собой развитие обычных систем программирования. В RAD-системах во многом автоматизирован сам процесс программирования. Программист не пишет сам текст программы, а с помощью некоторых наглядных манипуляций указывает системе, какие задачи должны выполняться программой. После чего RAD-система сама генерирует текст программы.

Императивное  программирование

Императи́вное программи́рование — это парадигма программирования, которая, в отличие от декларативного программирования, описывает процесс вычисления в виде инструкций, изменяющих состояние программы. Императивная программа очень похожа на приказы, выражаемые повелительным наклонением в естественных языках, то есть это последовательность команд, которые должен выполнить компьютер.

Императивные языки программирования противопоставляются функциональным и логическим языкам программирования. Функциональные языки, например, Haskell, не представляют собой последовательность инструкций и не имеют глобального состояния. Логические языки программирования, такие как Prolog, обычно определяют что надо вычислить, а не как это надо делать.

 

Языки программирования

1. Язык высокого уровня [high-level language]
2. Ада [Ada] 
3. Бейсик [BASIC - Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code]
4. Язык ассемблера , ассемблер [assembler language ]
5. Паскаль [PASCAL - акроним с французского - Program Applique a la Selection et la Compilation Automatique de la Litterature] 
6. Фортран [FORTRAN - FORmula TRANslation]
7. Си [C ] и др.
1. Язык высокого уровня

Язык высокого уровня [high-level language] - Язык программирования, средства которого обеспечивают описание задачи в наглядном, легко воспринимаемом виде, удобном для программиста. Он не зависит от внутренних машинных кодов ЭВМ любого типа, поэтому программы, написанные на языках высокого уровня, требуют перевода в машинные коды программами транслятора либо интерпретатора. К языкам высокого уровня относят Фортран , ПЛ/1 , Бейсик , Паскаль , Си , Ада и др.

2. Ада [Ada] 

А́да (Ada) — язык программирования, созданный в 1979—1980 годах в результате проекта, предпринятого Министерством обороны США с целью разработать единый язык программирования для встраиваемых систем (то есть систем управления автоматизированными комплексами, работающими в реальном времени). Имелись в виду, прежде всего, бортовые системы управления военными объектами (кораблями, самолётами, танками, ракетами, снарядами и т. п.). Перед разработчиками не стояло задачи создать универсальный язык, поэтому решения, принятые авторами Ады, нужно воспринимать в контексте особенностей выбранной предметной области. Язык назван в честь Ады Лавлэйс.

3.Бейсик [BASIC - Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code]

Бе́йсик (от BASIC, сокращение от англ. Beginner’s All-purpose Symbolic Instruction Code — универсальный код символических инструкций для начинающих^[1]; англ. basic — основной, базовый) — семейство высокоуровневых языков программирования.

Был разработан в 1963 году профессорами Дартмутского колледжа Томасом Курцем и Джоном Кемени.

Язык предназначался для обучения программированию и получил широкое распространение в виде различных диалектов, прежде всего как язык для домашних компьютеров.

В 1975 году Пол Ален, молодой программист из Бостона, в содружестве со студентом Гарвардского университета Биллом Гейтсом написали программу, реализующую для микрокомпьютера Альтаир 8800 язык Бейсик, впервые использовав его для программного обеспечения персональных компьютеров. Впоследствии Гейтс и Аллен основали собственную фирму Microsoft.

4.Язык ассемблера , ассемблер [assembler language ]

Язы́к ассе́мблера — язык программирования низкого уровня, мнемонические команды которого (за редким исключением) соответствуют инструкциям процессора вычислительной системы. Трансляция программы в исполняемый машинный код производится ассемблером (от англ. assembler — сборщик) — программой-транслятором, которая и дала языку ассемблера его название.

5. Паскаль [PASCAL - акроним с французского - Program Applique a la Selection et la Compilation Automatique de la Litterature].

Паскаль [PASCAL - акроним с французского - Program Applique a la Selection et la Compilation Automatique de la Litterature] - Процедурно-ориентированный язык программирования высокого уровня, разработанный в конце 1960-х гг. Никлаусом Виртом, первоначально для обучения программированию в университетах. Назван в честь французского математика XVII века Блеза Паскаля. В своей начальной версии Паскаль имел довольно ограниченные возможности, поскольку предназначался для учебных целей, однако последующие его доработки позволили сделать его хорошим универсальным языком, широко используемым в том числе для написания больших и сложных программ. Существует ряд версий языка (например, ETH Pascal, USD Pascal, Turbo Pascal ) и систем программирования на этом языке для разных типов ЭВМ. Для IBM PC наиболее популярной является система Turbo Pascal фирмы Borland (США).

 

6.Фортран [FORTRAN - FORmula TRANslation]

Фортран [FORTRAN - FORmula TRANslation] - Язык программирования высокого уровня, разработанный фирмой IBM в 1956 г. для описания алгоритмов решения вычислительных задач. Относится к категориипроцедурно-ориентированных языков. Наиболее распространенными версиями этого языка являются Фортран IV, Фортран 77 и Фортран 90. Используется на всех классах ЭВМ. Последняя его версия также применяется на ЭВМ с параллельной архитектурой .

7. Си [C ]

Си [C ] - Многоцелевой язык программирования высокого уровня, разработанный Денисом Ритчи в начале 1970-х гг. на базе языка BCPL. Используется на миниЭВМ и ПЭВМ. Является базовым языком операционной системы Unix , однако применяется и вне этой системы, для написания быстродействующих и эффективных программных продуктов, включая и операционные системы. Для IBM PC имеется ряд популярных версий языкаСи, в том числе - Turbo C (фирмы Borland), Microsoft C и Quick C ( фирмы Microsoft ), а также Zortech C (фирмы Symantec ).